Use "weak alias" instead of "alias weak"
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
133    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
134    given a label name, then it will get number 0.
135
136 It also shows a convention that we follow in this document. When
137 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
138 that defines the type and name of value produced.
139
140 High Level Structure
141 ====================
142
143 Module Structure
144 ----------------
145
146 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
147 translation unit of the input programs. Each module consists of
148 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
149 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
150 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
151 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
152
153 .. code-block:: llvm
154
155     ; Declare the string constant as a global constant.
156     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
157
158     ; External declaration of the puts function
159     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
160
161     ; Definition of main function
162     define i32 @main() {   ; i32()*
163       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
164       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
165
166       ; Call puts function to write out the string to stdout.
167       call i32 @puts(i8* %cast210)
168       ret i32 0
169     }
170
171     ; Named metadata
172     !1 = metadata !{i32 42}
173     !foo = !{!1, null}
174
175 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
176 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
177 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
178 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
179
180 In general, a module is made up of a list of global values (where both
181 functions and global variables are global values). Global values are
182 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
183 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
184 following :ref:`linkage types <linkage>`.
185
186 .. _linkage:
187
188 Linkage Types
189 -------------
190
191 All Global Variables and Functions have one of the following types of
192 linkage:
193
194 ``private``
195     Global values with "``private``" linkage are only directly
196     accessible by objects in the current module. In particular, linking
197     code into a module with an private global value may cause the
198     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
199     symbol is private to the module, all references can be updated. This
200     doesn't show up in any symbol table in the object file.
201 ``internal``
202     Similar to private, but the value shows as a local symbol
203     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
204     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
205 ``available_externally``
206     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
207     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
208     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
209     of the definition of the global, which is known to be somewhere
210     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
211     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
212     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
213     not declarations.
214 ``linkonce``
215     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
216     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
217     some forms of inline functions, templates, or other code which must
218     be generated in each translation unit that uses it, but where the
219     body may be overridden with a more definitive definition later.
220     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
221     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
222     inline the body of this function into callers because it doesn't
223     know if this definition of the function is the definitive definition
224     within the program or whether it will be overridden by a stronger
225     definition. To enable inlining and other optimizations, use
226     "``linkonce_odr``" linkage.
227 ``weak``
228     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
229     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
230     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
231     in C source code.
232 ``common``
233     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
234     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
235     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
236     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
237     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
238     must have a zero initializer, and may not be marked
239     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
240     common linkage.
241
242 .. _linkage_appending:
243
244 ``appending``
245     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
246     pointer to array type. When two global variables with appending
247     linkage are linked together, the two global arrays are appended
248     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
249     system linker append together "sections" with identical names when
250     .o files are linked.
251 ``extern_weak``
252     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
253     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
254     instead of being an undefined reference.
255 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
256     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
257     functions with different semantics. Other languages, such as
258     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
259     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
260     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
261     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
262     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
263 ``external``
264     If none of the above identifiers are used, the global is externally
265     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
266     resolve external symbol references.
267
268 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
269 other than ``external`` or ``extern_weak``.
270
271 .. _callingconv:
272
273 Calling Conventions
274 -------------------
275
276 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
277 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
278 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
279 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
280 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
281 added in the future:
282
283 "``ccc``" - The C calling convention
284     This calling convention (the default if no other calling convention
285     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
286     convention supports varargs function calls and tolerates some
287     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
288     the function (as does normal C).
289 "``fastcc``" - The fast calling convention
290     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
291     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
292     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
293     code for the target, without having to conform to an externally
294     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
295     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
296     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
297     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
298     match the prototype of the function definition.
299 "``coldcc``" - The cold calling convention
300     This calling convention attempts to make code in the caller as
301     efficient as possible under the assumption that the call is not
302     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
303     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
304     This calling convention does not support varargs and requires the
305     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
306     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
307     calls for inlining.
308 "``cc 10``" - GHC convention
309     This calling convention has been implemented specifically for use by
310     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
311     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
312     by disabling callee save registers. This calling convention should
313     not be used lightly but only for specific situations such as an
314     alternative to the *register pinning* performance technique often
315     used when implementing functional programming languages. At the
316     moment only X86 supports this convention and it has the following
317     limitations:
318
319     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
320        floating point types are supported.
321     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
322        floating point parameters.
323
324     This calling convention supports `tail call
325     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
326     caller and callee are using it.
327 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
328     This calling convention has been implemented specifically for use by
329     the `High-Performance Erlang
330     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
331     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
332     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
333     registers for argument passing than the ordinary C calling
334     convention and defines no callee-saved registers. The calling
335     convention properly supports `tail call
336     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
337     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
338     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
339     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
340     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
341     bit).
342 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
343     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
344     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
345     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
346     platform's customary return register.
347 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
348     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
349     sequence in place of a call site. This convention forces the call
350     arguments into registers but allows them to be dynamcially
351     allocated. This can currently only be used with calls to
352     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
353     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
354 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
355     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
356     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
357     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
358     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
359     burden of saving and recovering a large register set before and after the
360     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
361     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
362     apply for values returned in callee-saved registers.
363
364     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
365       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
366       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
367
368     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
369     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
370     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
371     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
372     registers, which haven't already been saved by the caller. The
373     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
374     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
375     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
376     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
377     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
378     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
379
380     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
381     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
382     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
383     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
384     by other runtimes in the future too. The current implementation only
385     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
386     future.
387 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
388     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
389     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
390     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
391     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
392     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
393     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
394     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
395     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
396     returned in callee-saved registers.
397
398     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
399       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
400       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
401
402     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
403     that don't need to call out to any other functions.
404
405     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
406     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
407     experimental at this time.
408 "``cc <n>``" - Numbered convention
409     Any calling convention may be specified by number, allowing
410     target-specific calling conventions to be used. Target specific
411     calling conventions start at 64.
412
413 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
414 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
415 convention.
416
417 .. _visibilitystyles:
418
419 Visibility Styles
420 -----------------
421
422 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
423 styles:
424
425 "``default``" - Default style
426     On targets that use the ELF object file format, default visibility
427     means that the declaration is visible to other modules and, in
428     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
429     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
430     to other modules. Default visibility corresponds to "external
431     linkage" in the language.
432 "``hidden``" - Hidden style
433     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
434     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
435     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
436     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
437     library) can reference it directly.
438 "``protected``" - Protected style
439     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
440     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
441     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
442     cannot be overridden by another module.
443
444 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
445 visibility.
446
447 .. _dllstorageclass:
448
449 DLL Storage Classes
450 -------------------
451
452 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
453 DLL storage class:
454
455 ``dllimport``
456     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
457     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
458     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
459     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
460 ``dllexport``
461     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
462     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
463     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
464     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
465     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
466     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
467
468 .. _tls_model:
469
470 Thread Local Storage Models
471 ---------------------------
472
473 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
474 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
475 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
476 TLS model may be specified:
477
478 ``localdynamic``
479     For variables that are only used within the current shared library.
480 ``initialexec``
481     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
482 ``localexec``
483     For variables defined in the executable and only used within it.
484
485 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
486
487 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
488 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
489 more information on under which circumstances the different models may
490 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
491 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
492
493 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
494 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
495
496 .. _namedtypes:
497
498 Structure Types
499 ---------------
500
501 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
502 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
503 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
504 to forward declare a type which is not yet available.
505
506 An example of a identified structure specification is:
507
508 .. code-block:: llvm
509
510     %mytype = type { %mytype*, i32 }
511
512 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
513 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
514
515 .. _globalvars:
516
517 Global Variables
518 ----------------
519
520 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
521 instead of run-time.
522
523 Global variables definitions must be initialized.
524
525 Global variables in other translation units can also be declared, in which
526 case they don't have an initializer.
527
528 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
529 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
530
531 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
532 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
533 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
534 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
535 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
536 variable.
537
538 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
539 constant, even if the final definition of the global is not. This
540 capability can be used to enable slightly better optimization of the
541 program, but requires the language definition to guarantee that
542 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
543 units that do not include the definition.
544
545 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
546 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
547 always define a pointer to their "content" type because they describe a
548 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
549 pointers.
550
551 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
552 that the address is not significant, only the content. Constants marked
553 like this can be merged with other constants if they have the same
554 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
555 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
556 whose address is significant.
557
558 A global variable may be declared to reside in a target-specific
559 numbered address space. For targets that support them, address spaces
560 may affect how optimizations are performed and/or what target
561 instructions are used to access the variable. The default address space
562 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
563
564 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
565 target supports it, it will emit globals to the section specified.
566 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
567 support.
568
569 By default, global initializers are optimized by assuming that global
570 variables defined within the module are not modified from their
571 initial values before the start of the global initializer.  This is
572 true even for variables potentially accessible from outside the
573 module, including those with external linkage or appearing in
574 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
575 by marking the variable with ``externally_initialized``.
576
577 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
578 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
579 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
580 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
581 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
582 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
583 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
584 assume that the globals are densely packed in their section and try to
585 iterate over them as an array, alignment padding would break this
586 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
587
588 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
589
590 Variables and aliasaes can have a
591 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
592
593 Syntax::
594
595     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
596                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
597                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
598                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
599
600 For example, the following defines a global in a numbered address space
601 with an initializer, section, and alignment:
602
603 .. code-block:: llvm
604
605     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
606
607 The following example just declares a global variable
608
609 .. code-block:: llvm
610
611    @G = external global i32
612
613 The following example defines a thread-local global with the
614 ``initialexec`` TLS model:
615
616 .. code-block:: llvm
617
618     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
619
620 .. _functionstructure:
621
622 Functions
623 ---------
624
625 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
626 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
627 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
628 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
629 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
630 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
631 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
632 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
633 an optional section, an optional alignment,
634 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
635 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
636 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
637
638 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
639 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
640 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
641 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
642 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
643 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
644 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
645 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
646
647 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
648 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
649 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
650 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
651 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
652 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
653 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
654 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
655 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
656
657 The first basic block in a function is special in two ways: it is
658 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
659 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
660 the entry block of a function). Because the block can have no
661 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
662
663 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
664 target supports it, it will emit functions to the section specified.
665 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
666
667 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
668 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
669 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
670 is specified, the function is forced to have at least that much
671 alignment. All alignments must be a power of 2.
672
673 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
674 be significant and two identical functions can be merged.
675
676 Syntax::
677
678     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
679            [cconv] [ret attrs]
680            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
681            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
682            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
683
684 .. _langref_aliases:
685
686 Aliases
687 -------
688
689 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
690 are just a new symbol and metadata for an existing position.
691
692 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
693 constant expression.
694
695 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
696 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
697 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
698
699 Syntax::
700
701     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
702
703 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
704 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
705 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
706
707 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
708 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
709 to the same content.
710
711 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
712 some can only be checked when producing an object file:
713
714 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
715   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
716
717 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
718   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
719   object file.
720
721 * No global value in the expression can be a declaration, since that
722   would require a relocation, which is not possible.
723
724 .. _langref_comdats:
725
726 Comdats
727 -------
728
729 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
730
731 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects which
732 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
733 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
734 aliasee computes to, if any.
735
736 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
737 choose between keys in two different object files.
738
739 Syntax::
740
741     $<Name> = comdat SelectionKind
742
743 The selection kind must be one of the following:
744
745 ``any``
746     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
747 ``exactmatch``
748     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
749     same data.
750 ``largest``
751     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
752 ``noduplicates``
753     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
754 ``samesize``
755     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
756     same amount of data.
757
758 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
759 ``any`` as a selection kind.
760
761 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
762 the COMDAT key's section is the largest:
763
764 .. code-block:: llvm
765
766    $foo = comdat largest
767    @foo = global i32 2, comdat $foo
768
769    define void @bar() comdat $foo {
770      ret void
771    }
772
773 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
774 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
775 and another COMDAT section with selection kind
776 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
777 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
778
779 There are some restrictions on the properties of the global object.
780 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
781 targeting COFF.
782 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
783 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
784 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
785 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
786 if a collision occurs in the symbol table.
787
788 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
789 For example:
790
791 .. code-block:: llvm
792
793    $foo = comdat any
794    $bar = comdat any
795    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
796    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
797
798 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
799 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
800 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
801 sections.
802
803 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
804 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
805 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
806
807 .. _namedmetadatastructure:
808
809 Named Metadata
810 --------------
811
812 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
813 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
814 operands for a named metadata.
815
816 Syntax::
817
818     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
819     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
820     !1 = metadata !{metadata !"one"}
821     !2 = metadata !{metadata !"two"}
822     ; A named metadata.
823     !name = !{!0, !1, !2}
824
825 .. _paramattrs:
826
827 Parameter Attributes
828 --------------------
829
830 The return type and each parameter of a function type may have a set of
831 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
832 used to communicate additional information about the result or
833 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
834 of the function, not of the function type, so functions with different
835 parameter attributes can have the same function type.
836
837 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
838 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
839 For example:
840
841 .. code-block:: llvm
842
843     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
844     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
845     declare signext i8 @returns_signed_char()
846
847 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
848 ``readonly``) come immediately after the argument list.
849
850 Currently, only the following parameter attributes are defined:
851
852 ``zeroext``
853     This indicates to the code generator that the parameter or return
854     value should be zero-extended to the extent required by the target's
855     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
856     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
857 ``signext``
858     This indicates to the code generator that the parameter or return
859     value should be sign-extended to the extent required by the target's
860     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
861     the callee (for a return value).
862 ``inreg``
863     This indicates that this parameter or return value should be treated
864     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
865     a function call or return (usually, by putting it in a register as
866     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
867     two different kinds of registers). Use of this attribute is
868     target-specific.
869 ``byval``
870     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
871     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
872     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
873     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
874     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
875     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
876     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
877     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
878     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
879     values.
880
881     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
882     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
883     form and the known alignment of the pointer specified to the call
884     site. If the alignment is not specified, then the code generator
885     makes a target-specific assumption.
886
887 .. _attr_inalloca:
888
889 ``inalloca``
890
891     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
892     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
893     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
894     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
895     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
896     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
897
898     An argument allocation may be used by a call at most once because
899     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
900     used in conjunction with other attributes that affect argument
901     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
902     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
903     large aggregate return values, which means that frontend authors
904     must lower them with ``sret`` pointers.
905
906     When the call site is reached, the argument allocation must have
907     been the most recent stack allocation that is still live, or the
908     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
909     space after an argument allocation and before its call site, but it
910     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
911     <int_stackrestore>`.
912
913     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
914     attribute.
915
916 ``sret``
917     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
918     structure that is the return value of the function in the source
919     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
920     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
921     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
922     the first parameter. This is not a valid attribute for return
923     values.
924
925 ``align <n>``
926     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
927     have the specified alignment.
928
929     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
930     ``byval`` attribute.
931
932 .. _noalias:
933
934 ``noalias``
935     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
936     the argument or return value do not alias pointer values which are
937     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
938     call to the parent function, dependencies between memory references
939     from before or after the call and from those during the call are
940     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
941     value used in that call. The caller shares the responsibility with
942     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
943     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
944     analysis <Must, May, or No>`.
945
946     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
947     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
948     though it is slightly weaker.
949
950     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
951     while LLVM's ``noalias`` is.
952 ``nocapture``
953     This indicates that the callee does not make any copies of the
954     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
955     attribute for return values.
956
957 .. _nest:
958
959 ``nest``
960     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
961     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
962     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
963
964 ``returned``
965     This indicates that the function always returns the argument as its return
966     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
967     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
968     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
969     the callee. The parameter and the function return type must be valid
970     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
971     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
972
973 ``nonnull``
974     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
975     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
976     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
977     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
978     is non-null.
979
980 ``dereferenceable(<n>)``
981     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
982     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
983     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
984     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
985     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
986     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
987     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
988     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
989     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
990
991 .. _gc:
992
993 Garbage Collector Names
994 -----------------------
995
996 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
997 string:
998
999 .. code-block:: llvm
1000
1001     define void @f() gc "name" { ... }
1002
1003 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1004 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
1005 support the named garbage collection algorithm.
1006
1007 .. _prefixdata:
1008
1009 Prefix Data
1010 -----------
1011
1012 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1013 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1014 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1015 specific functions and make it available through the function pointer while
1016 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1017 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1018 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1019 of the prefix data.
1020
1021 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1022 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1023 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1024 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1025 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1026 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1027 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1028 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1029
1030 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1031 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1032 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1033 of the prefix data.
1034
1035 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1036 which encodes the ``nop`` instruction:
1037
1038 .. code-block:: llvm
1039
1040     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1041
1042 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1043 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1044 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1045
1046 .. code-block:: llvm
1047
1048     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1049
1050     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1051
1052 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1053 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1054 optimizers but will not be emitted in the object file.
1055
1056 .. _attrgrp:
1057
1058 Attribute Groups
1059 ----------------
1060
1061 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1062 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1063 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1064 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1065 group will capture the important command line flags used to build that file.
1066
1067 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1068 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1069 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1070 different groups are merged.
1071
1072 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1073 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1074
1075 .. code-block:: llvm
1076
1077    ; Target-independent attributes:
1078    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1079
1080    ; Target-dependent attributes:
1081    attributes #1 = { "no-sse" }
1082
1083    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1084    define void @f() #0 #1 { ... }
1085
1086 .. _fnattrs:
1087
1088 Function Attributes
1089 -------------------
1090
1091 Function attributes are set to communicate additional information about
1092 a function. Function attributes are considered to be part of the
1093 function, not of the function type, so functions with different function
1094 attributes can have the same function type.
1095
1096 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1097 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1098 example:
1099
1100 .. code-block:: llvm
1101
1102     define void @f() noinline { ... }
1103     define void @f() alwaysinline { ... }
1104     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1105     define void @f() optsize { ... }
1106
1107 ``alignstack(<n>)``
1108     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1109     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1110     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1111     parentheses.
1112 ``alwaysinline``
1113     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1114     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1115     inlining size threshold for this caller.
1116 ``builtin``
1117     This indicates that the callee function at a call site should be
1118     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1119     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1120     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1121     attribute.
1122 ``cold``
1123     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1124     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1125     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1126     weight.
1127 ``inlinehint``
1128     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1129     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1130     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1131     inliner.
1132 ``jumptable``
1133     This attribute indicates that the function should be added to a
1134     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1135     references to this function should be replaced with a reference to the
1136     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1137     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1138     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1139     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1140 ``minsize``
1141     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1142     passes make choices that keep the code size of this function as small
1143     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1144     performance in order to minimize the size of the generated code.
1145 ``naked``
1146     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1147     function. This can have very system-specific consequences.
1148 ``nobuiltin``
1149     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1150     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1151     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1152     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1153     and on function declarations and definitions.
1154 ``noduplicate``
1155     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1156     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1157     within its parent function, but may not be duplicated within
1158     its parent function.
1159
1160     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1161     be an inlining candidate, provided that the call is not
1162     duplicated by inlining. That implies that the function has
1163     internal linkage and only has one call site, so the original
1164     call is dead after inlining.
1165 ``noimplicitfloat``
1166     This attributes disables implicit floating point instructions.
1167 ``noinline``
1168     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1169     function in any situation. This attribute may not be used together
1170     with the ``alwaysinline`` attribute.
1171 ``nonlazybind``
1172     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1173     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1174     startup time if the function is not called during program startup.
1175 ``noredzone``
1176     This attribute indicates that the code generator should not use a
1177     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1178 ``noreturn``
1179     This function attribute indicates that the function never returns
1180     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1181     function ever does dynamically return.
1182 ``nounwind``
1183     This function attribute indicates that the function never returns
1184     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1185     unwind, its runtime behavior is undefined.
1186 ``optnone``
1187     This function attribute indicates that the function is not optimized
1188     by any optimization or code generator passes with the
1189     exception of interprocedural optimization passes.
1190     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1191     attribute; this attribute is also incompatible
1192     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1193
1194     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1195     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1196     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1197     candidates for inlining into the body of this function.
1198 ``optsize``
1199     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1200     passes make choices that keep the code size of this function low,
1201     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1202     long as they do not significantly impact runtime performance.
1203 ``readnone``
1204     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1205     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1206     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1207     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1208     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1209     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1210     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1211     the ``C++`` exception throwing methods.
1212
1213     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1214     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1215     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1216 ``readonly``
1217     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1218     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1219     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1220     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1221     state that may be set in the caller. A readonly function always
1222     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1223     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1224     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1225     methods.
1226
1227     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1228     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1229     the pointer points to.
1230 ``returns_twice``
1231     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1232     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1233     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1234     functions.
1235 ``sanitize_address``
1236     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1237     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1238 ``sanitize_memory``
1239     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1240     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1241 ``sanitize_thread``
1242     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1243     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1244 ``ssp``
1245     This attribute indicates that the function should emit a stack
1246     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1247     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1248     return from the function to see if it has been overwritten. A
1249     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1250     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1251
1252     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1253     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1254     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1255       ``ssp-buffer-size``.
1256
1257     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1258     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1259
1260     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1261     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1262     function will have an ``ssp`` attribute.
1263 ``sspreq``
1264     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1265     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1266     attribute.
1267
1268     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1269     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1270     The specific layout rules are:
1271
1272     #. Large arrays and structures containing large arrays
1273        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1274     #. Small arrays and structures containing small arrays
1275        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1276     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1277        protector.
1278
1279     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1280     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1281     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1282     an ``sspreq`` attribute.
1283 ``sspstrong``
1284     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1285     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1286     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1287     will enable protectors for functions with:
1288
1289     - Arrays of any size and type
1290     - Aggregates containing an array of any size and type.
1291     - Calls to alloca().
1292     - Local variables that have had their address taken.
1293
1294     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1295     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1296     The specific layout rules are:
1297
1298     #. Large arrays and structures containing large arrays
1299        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1300     #. Small arrays and structures containing small arrays
1301        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1302     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1303        protector.
1304
1305     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1306
1307     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1308     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1309     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1310 ``uwtable``
1311     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1312     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1313     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1314     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1315     units.
1316
1317 .. _moduleasm:
1318
1319 Module-Level Inline Assembly
1320 ----------------------------
1321
1322 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1323 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1324 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1325 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1326
1327 .. code-block:: llvm
1328
1329     module asm "inline asm code goes here"
1330     module asm "more can go here"
1331
1332 The strings can contain any character by escaping non-printable
1333 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1334 two digit hex code for the number.
1335
1336 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1337 assembly code is generated.
1338
1339 .. _langref_datalayout:
1340
1341 Data Layout
1342 -----------
1343
1344 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1345 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1346 simply:
1347
1348 .. code-block:: llvm
1349
1350     target datalayout = "layout specification"
1351
1352 The *layout specification* consists of a list of specifications
1353 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1354 with a letter and may include other information after the letter to
1355 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1356 as follows:
1357
1358 ``E``
1359     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1360     the bits with the most significance have the lowest address
1361     location.
1362 ``e``
1363     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1364     is, the bits with the least significance have the lowest address
1365     location.
1366 ``S<size>``
1367     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1368     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1369     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1370     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1371     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1372     alignment promotions.
1373 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1374     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1375     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1376     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1377     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1378     in the range [1,2^23).
1379 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1380     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1381     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1382 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1383     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1384     ``<size>``.
1385 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1386     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1387     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1388     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1389     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1390     targets.
1391 ``a:<abi>:<pref>``
1392     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1393 ``m:<mangling>``
1394     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1395     options are
1396
1397     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1398     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1399     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1400       symbols get a ``_`` prefix.
1401     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1402       functions also get a suffix based on the frame size.
1403 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1404     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1405     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1406     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1407     this set are considered to support most general arithmetic operations
1408     efficiently.
1409
1410 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1411 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1412 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1413
1414 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1415 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1416 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1417 specifications are given in this list:
1418
1419 -  ``E`` - big endian
1420 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1421 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1422    same as the default address space.
1423 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1424 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1425 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1426 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1427 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1428 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1429    alignment of 64-bits
1430 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1431 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1432 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1433 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1434 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1435 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1436 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1437
1438 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1439 following rules:
1440
1441 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1442    that specification is used.
1443 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1444    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1445    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1446    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1447    given the default specifications above, the i7 type will use the
1448    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1449    alignment of i64 (largest specified).
1450 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1451    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1452    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1453    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1454
1455 The function of the data layout string may not be what you expect.
1456 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1457 the code generator should use.
1458
1459 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1460 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1461 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1462 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1463 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1464 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1465 that require precise layout information, but this also prevents those
1466 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1467
1468 .. _langref_triple:
1469
1470 Target Triple
1471 -------------
1472
1473 A module may specify a target triple string that describes the target
1474 host. The syntax for the target triple is simply:
1475
1476 .. code-block:: llvm
1477
1478     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1479
1480 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1481 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1482
1483 ::
1484
1485     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1486     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1487
1488 This information is passed along to the backend so that it generates
1489 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1490 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1491
1492 .. _pointeraliasing:
1493
1494 Pointer Aliasing Rules
1495 ----------------------
1496
1497 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1498 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1499 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1500 to the following rules:
1501
1502 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1503    value it is *based* on.
1504 -  An address of a global variable is associated with the address range
1505    of the variable's storage.
1506 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1507    address range of the allocated storage.
1508 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1509    address.
1510 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1511    a function not defined within LLVM may be associated with address
1512    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1513    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1514    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1515
1516 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1517 following rules:
1518
1519 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1520    on the first operand of the ``getelementptr``.
1521 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1522    ``bitcast``.
1523 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1524    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1525    the pointer's value.
1526 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1527
1528 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1529 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1530
1531 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1532 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1533 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1534 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1535 alignment of the store.
1536
1537 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1538 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1539 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1540 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1541 alias analysis.
1542
1543 .. _volatile:
1544
1545 Volatile Memory Accesses
1546 ------------------------
1547
1548 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1549 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1550 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1551 volatile operations or change their order of execution relative to other
1552 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1553 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1554 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1555
1556 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1557 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1558 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1559 target-legal volatile load/store instructions.
1560
1561 .. admonition:: Rationale
1562
1563  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1564  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1565  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1566  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1567  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1568  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1569  do not violate the frontend's contract with the language.
1570
1571 .. _memmodel:
1572
1573 Memory Model for Concurrent Operations
1574 --------------------------------------
1575
1576 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1577 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1578 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1579 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1580
1581 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1582
1583 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1584 that
1585
1586 -  Is a superset of single-thread program order, and
1587 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1588    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1589    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1590    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1591    Constraints <ordering>`).
1592
1593 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1594 between a thread and signals executing inside that thread.
1595
1596 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1597 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1598 (defined) write operations (store instructions, atomic
1599 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1600 section, initialized globals are considered to have a write of the
1601 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1602 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1603 may see any write to the same byte, except:
1604
1605 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1606    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1607    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1608 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1609    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1610
1611 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1612
1613 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1614    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1615    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1616    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1617    synchronization.)
1618 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1619    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1620 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1621    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1622 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1623    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1624    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1625    constraints on how the choice is made.
1626 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1627
1628 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1629 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1630 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1631 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1632 than one instruction to read the series of bytes.
1633
1634 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1635 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1636 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1637 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1638 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1639 from an address, introducing a store can change a load that may see
1640 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1641
1642 .. _ordering:
1643
1644 Atomic Memory Ordering Constraints
1645 ----------------------------------
1646
1647 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1648 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1649 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1650 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1651 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1652 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1653 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1654 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1655 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1656 differently since they don't take an address. See that instruction's
1657 documentation for details.
1658
1659 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1660 :doc:`Atomics`.
1661
1662 ``unordered``
1663     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1664     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1665     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1666     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1667     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1668     to make them atomic in any interesting way.
1669 ``monotonic``
1670     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1671     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1672     address. All modification orders must be compatible with the
1673     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1674     orders can be combined to a global total order for the whole program
1675     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1676     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1677     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1678     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1679     happens before another atomic read of the same address, the later
1680     read must see the same value or a later value in the address's
1681     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1682     stronger) operations on the same address. If an address is written
1683     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1684     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1685     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1686     ``memory_order_relaxed``.
1687 ``acquire``
1688     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1689     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1690     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1691 ``release``
1692     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1693     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1694     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1695     complete description; see the C++0x definition of a release
1696     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1697     ``memory_order_release``.
1698 ``acq_rel`` (acquire+release)
1699     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1700     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1701 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1702     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1703     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1704     writes), there is a global total order on all
1705     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1706     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1707     modification orders of all the affected addresses. Each
1708     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1709     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1710     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1711
1712 .. _singlethread:
1713
1714 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1715 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1716 other operations running in the same thread (for example, in signal
1717 handlers).
1718
1719 .. _fastmath:
1720
1721 Fast-Math Flags
1722 ---------------
1723
1724 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1725 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1726 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1727 otherwise unsafe floating point operations
1728
1729 ``nnan``
1730    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1731    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1732    NaNs, but the value of the result is undefined.
1733
1734 ``ninf``
1735    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1736    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1737    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1738
1739 ``nsz``
1740    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1741    argument or result as insignificant.
1742
1743 ``arcp``
1744    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1745    argument rather than perform division.
1746
1747 ``fast``
1748    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1749    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1750    flag implies all the others.
1751
1752 .. _typesystem:
1753
1754 Type System
1755 ===========
1756
1757 The LLVM type system is one of the most important features of the
1758 intermediate representation. Being typed enables a number of
1759 optimizations to be performed on the intermediate representation
1760 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1761 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1762 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1763 not feasible to perform on normal three address code representations.
1764
1765 .. _t_void:
1766
1767 Void Type
1768 ---------
1769
1770 :Overview:
1771
1772
1773 The void type does not represent any value and has no size.
1774
1775 :Syntax:
1776
1777
1778 ::
1779
1780       void
1781
1782
1783 .. _t_function:
1784
1785 Function Type
1786 -------------
1787
1788 :Overview:
1789
1790
1791 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1792 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1793 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1794 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1795
1796 :Syntax:
1797
1798 ::
1799
1800       <returntype> (<parameter list>)
1801
1802 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1803 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1804 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1805 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1806 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1807 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1808
1809 :Examples:
1810
1811 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1812 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1813 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1814 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1815 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1816 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1817 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1818 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1819 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1820
1821 .. _t_firstclass:
1822
1823 First Class Types
1824 -----------------
1825
1826 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1827 Values of these types are the only ones which can be produced by
1828 instructions.
1829
1830 .. _t_single_value:
1831
1832 Single Value Types
1833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1834
1835 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1836
1837 .. _t_integer:
1838
1839 Integer Type
1840 """"""""""""
1841
1842 :Overview:
1843
1844 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1845 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1846 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1847
1848 :Syntax:
1849
1850 ::
1851
1852       iN
1853
1854 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1855 value.
1856
1857 Examples:
1858 *********
1859
1860 +----------------+------------------------------------------------+
1861 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1862 +----------------+------------------------------------------------+
1863 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1864 +----------------+------------------------------------------------+
1865 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1866 +----------------+------------------------------------------------+
1867
1868 .. _t_floating:
1869
1870 Floating Point Types
1871 """"""""""""""""""""
1872
1873 .. list-table::
1874    :header-rows: 1
1875
1876    * - Type
1877      - Description
1878
1879    * - ``half``
1880      - 16-bit floating point value
1881
1882    * - ``float``
1883      - 32-bit floating point value
1884
1885    * - ``double``
1886      - 64-bit floating point value
1887
1888    * - ``fp128``
1889      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1890
1891    * - ``x86_fp80``
1892      -  80-bit floating point value (X87)
1893
1894    * - ``ppc_fp128``
1895      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1896
1897 X86_mmx Type
1898 """"""""""""
1899
1900 :Overview:
1901
1902 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1903 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1904 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1905 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1906 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1907 of this type.
1908
1909 :Syntax:
1910
1911 ::
1912
1913       x86_mmx
1914
1915
1916 .. _t_pointer:
1917
1918 Pointer Type
1919 """"""""""""
1920
1921 :Overview:
1922
1923 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1924 commonly used to reference objects in memory.
1925
1926 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1927 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1928 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1929 are target-specific.
1930
1931 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1932 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1933
1934 :Syntax:
1935
1936 ::
1937
1938       <type> *
1939
1940 :Examples:
1941
1942 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1943 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1944 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1945 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1946 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1947 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1948 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1949
1950 .. _t_vector:
1951
1952 Vector Type
1953 """""""""""
1954
1955 :Overview:
1956
1957 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1958 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1959 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1960 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1961 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1962
1963 :Syntax:
1964
1965 ::
1966
1967       < <# elements> x <elementtype> >
1968
1969 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1970 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
1971 of size zero are not allowed.
1972
1973 :Examples:
1974
1975 +-------------------+--------------------------------------------------+
1976 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1977 +-------------------+--------------------------------------------------+
1978 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1979 +-------------------+--------------------------------------------------+
1980 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1981 +-------------------+--------------------------------------------------+
1982 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1983 +-------------------+--------------------------------------------------+
1984
1985 .. _t_label:
1986
1987 Label Type
1988 ^^^^^^^^^^
1989
1990 :Overview:
1991
1992 The label type represents code labels.
1993
1994 :Syntax:
1995
1996 ::
1997
1998       label
1999
2000 .. _t_metadata:
2001
2002 Metadata Type
2003 ^^^^^^^^^^^^^
2004
2005 :Overview:
2006
2007 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2008 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2009
2010 :Syntax:
2011
2012 ::
2013
2014       metadata
2015
2016 .. _t_aggregate:
2017
2018 Aggregate Types
2019 ^^^^^^^^^^^^^^^
2020
2021 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2022 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2023 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2024 aggregate types.
2025
2026 .. _t_array:
2027
2028 Array Type
2029 """"""""""
2030
2031 :Overview:
2032
2033 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2034 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2035 elements) and an underlying data type.
2036
2037 :Syntax:
2038
2039 ::
2040
2041       [<# elements> x <elementtype>]
2042
2043 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2044 be any type with a size.
2045
2046 :Examples:
2047
2048 +------------------+--------------------------------------+
2049 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2050 +------------------+--------------------------------------+
2051 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2052 +------------------+--------------------------------------+
2053 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2054 +------------------+--------------------------------------+
2055
2056 Here are some examples of multidimensional arrays:
2057
2058 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2059 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2060 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2061 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2062 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2063 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2064 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2065
2066 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2067 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2068 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2069 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2070 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2071 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2072 example.
2073
2074 .. _t_struct:
2075
2076 Structure Type
2077 """"""""""""""
2078
2079 :Overview:
2080
2081 The structure type is used to represent a collection of data members
2082 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2083 a size.
2084
2085 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2086 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2087 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2088 '``insertvalue``' instructions.
2089
2090 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2091 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2092 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2093 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2094 required to match what the underlying code generator expects.
2095
2096 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2097 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2098 identified types are always defined at the top level with a name.
2099 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2100 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2101 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2102
2103 :Syntax:
2104
2105 ::
2106
2107       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2108       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2109
2110 :Examples:
2111
2112 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2113 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2114 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2115 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2116 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2117 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2118 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2119
2120 .. _t_opaque:
2121
2122 Opaque Structure Types
2123 """"""""""""""""""""""
2124
2125 :Overview:
2126
2127 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2128 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2129 notion of a forward declared structure.
2130
2131 :Syntax:
2132
2133 ::
2134
2135       %X = type opaque
2136       %52 = type opaque
2137
2138 :Examples:
2139
2140 +--------------+-------------------+
2141 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2142 +--------------+-------------------+
2143
2144 .. _constants:
2145
2146 Constants
2147 =========
2148
2149 LLVM has several different basic types of constants. This section
2150 describes them all and their syntax.
2151
2152 Simple Constants
2153 ----------------
2154
2155 **Boolean constants**
2156     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2157     of the ``i1`` type.
2158 **Integer constants**
2159     Standard integers (such as '4') are constants of the
2160     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2161     integer types.
2162 **Floating point constants**
2163     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2164     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2165     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2166     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2167     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2168     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2169     point <t_floating>` type.
2170 **Null pointer constants**
2171     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2172     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2173
2174 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2175 floating point constants. For example, the form
2176 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2177 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2178 constants are required (and the only time that they are generated by the
2179 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2180 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2181 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2182 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2183 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2184
2185 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2186 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2187 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2188 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2189 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2190 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2191 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2192 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2193 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2194 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2195 will only work if they match the long double format on your target.
2196 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2197 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2198 (sign bit at the left).
2199
2200 There are no constants of type x86_mmx.
2201
2202 .. _complexconstants:
2203
2204 Complex Constants
2205 -----------------
2206
2207 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2208 constants and smaller complex constants.
2209
2210 **Structure constants**
2211     Structure constants are represented with notation similar to
2212     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2213     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2214     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2215     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2216     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2217     must match those specified by the type.
2218 **Array constants**
2219     Array constants are represented with notation similar to array type
2220     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2221     square brackets (``[]``)). For example:
2222     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2223     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2224     match those specified by the type.
2225 **Vector constants**
2226     Vector constants are represented with notation similar to vector
2227     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2228     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2229     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2230     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2231     elements must match those specified by the type.
2232 **Zero initialization**
2233     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2234     value to zero of *any* type, including scalar and
2235     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2236     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2237     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2238 **Metadata node**
2239     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2240     type <t_metadata>`. For example:
2241     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2242     constants that are meant to be interpreted as part of the
2243     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2244     information such as debug info.
2245
2246 Global Variable and Function Addresses
2247 --------------------------------------
2248
2249 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2250 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2251 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2252 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2253 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2254 file:
2255
2256 .. code-block:: llvm
2257
2258     @X = global i32 17
2259     @Y = global i32 42
2260     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2261
2262 .. _undefvalues:
2263
2264 Undefined Values
2265 ----------------
2266
2267 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2268 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2269 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2270 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2271
2272 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2273 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2274 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2275 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2276
2277 .. code-block:: llvm
2278
2279       %A = add %X, undef
2280       %B = sub %X, undef
2281       %C = xor %X, undef
2282     Safe:
2283       %A = undef
2284       %B = undef
2285       %C = undef
2286
2287 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2288 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2289
2290 .. code-block:: llvm
2291
2292       %A = or %X, undef
2293       %B = and %X, undef
2294     Safe:
2295       %A = -1
2296       %B = 0
2297     Unsafe:
2298       %A = undef
2299       %B = undef
2300
2301 These logical operations have bits that are not always affected by the
2302 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2303 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2304 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2305 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2306 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2307 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2308 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2309 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313       %A = select undef, %X, %Y
2314       %B = select undef, 42, %Y
2315       %C = select %X, %Y, undef
2316     Safe:
2317       %A = %X     (or %Y)
2318       %B = 42     (or %Y)
2319       %C = %Y
2320     Unsafe:
2321       %A = undef
2322       %B = undef
2323       %C = undef
2324
2325 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2326 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2327 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2328 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2329 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2330 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2331 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2332
2333 .. code-block:: llvm
2334
2335       %A = xor undef, undef
2336
2337       %B = undef
2338       %C = xor %B, %B
2339
2340       %D = undef
2341       %E = icmp lt %D, 4
2342       %F = icmp gte %D, 4
2343
2344     Safe:
2345       %A = undef
2346       %B = undef
2347       %C = undef
2348       %D = undef
2349       %E = undef
2350       %F = undef
2351
2352 This example points out that two '``undef``' operands are not
2353 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2354 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2355 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2356 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2357 its value over its "live range". This is true because the variable
2358 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2359 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2360 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2361 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2362 uses with" concept would not hold.
2363
2364 .. code-block:: llvm
2365
2366       %A = fdiv undef, %X
2367       %B = fdiv %X, undef
2368     Safe:
2369       %A = undef
2370     b: unreachable
2371
2372 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2373 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2374 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2375 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2376 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2377 However, in the second example, we can make a more aggressive
2378 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2379 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2380 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2381 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2382 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2383 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2384
2385 .. code-block:: llvm
2386
2387     a:  store undef -> %X
2388     b:  store %X -> undef
2389     Safe:
2390     a: <deleted>
2391     b: unreachable
2392
2393 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2394 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2395 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2396 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2397 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2398
2399 .. _poisonvalues:
2400
2401 Poison Values
2402 -------------
2403
2404 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2405 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2406 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2407 which results in undefined behavior.
2408
2409 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2410 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2411 the ``nsw`` flag.
2412
2413 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2414
2415 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2416 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2417    their dynamic predecessor basic block.
2418 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2419    in the dynamic callers of their functions.
2420 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2421    instructions that dynamically transfer control back to them.
2422 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2423    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2424    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2425 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2426    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2427    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2428    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2429 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2430    most recent preceding instruction with externally visible side
2431    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2432    operations <volatile>`.)
2433 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2434    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2435    multiple successors and the instruction is always executed when
2436    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2437    when control is transferred to another.
2438 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2439    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2440    be different if the terminator had transferred control to a different
2441    successor.
2442 -  Dependence is transitive.
2443
2444 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2445 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2446 on a poison value has undefined behavior.
2447
2448 Here are some examples:
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452     entry:
2453       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2454       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2455       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2456       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2457
2458       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2459       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2460
2461       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2462
2463       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2464       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2465       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2466       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2467
2468       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2469       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2470
2471     true:
2472       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2473                                            ; it has undefined behavior.
2474       br label %end
2475
2476     end:
2477       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2478                                            ; Both edges into this PHI are
2479                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2480                                            ; always results in a poison value.
2481
2482       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2483                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2484                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2485
2486       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2487                                            ; The same branch again, but this time the
2488                                            ; true block doesn't have side effects.
2489
2490     second_true:
2491       ; No side effects!
2492       ret void
2493
2494     second_end:
2495       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2496                                            ; on the store in %end. Also, it is
2497                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2498                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2499                                            ; behavior in this example).
2500
2501 .. _blockaddress:
2502
2503 Addresses of Basic Blocks
2504 -------------------------
2505
2506 ``blockaddress(@function, %block)``
2507
2508 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2509 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2510 Taking the address of the entry block is illegal.
2511
2512 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2513 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2514 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2515 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2516 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2517 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2518 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2519 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2520 instruction.
2521
2522 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2523 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2524
2525 .. _constantexprs:
2526
2527 Constant Expressions
2528 --------------------
2529
2530 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2531 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2532 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2533 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2534 The following is the syntax for constant expressions:
2535
2536 ``trunc (CST to TYPE)``
2537     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2538     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2539 ``zext (CST to TYPE)``
2540     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2541     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2542 ``sext (CST to TYPE)``
2543     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2544     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2545 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2546     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2547     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2548     must be floating point.
2549 ``fpext (CST to TYPE)``
2550     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2551     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2552     floating point.
2553 ``fptoui (CST to TYPE)``
2554     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2555     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2556     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2557     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2558     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2559 ``fptosi (CST to TYPE)``
2560     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2561     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2562     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2563     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2564     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2565 ``uitofp (CST to TYPE)``
2566     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2567     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2568     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2569     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2570     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2571 ``sitofp (CST to TYPE)``
2572     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2573     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2574     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2575     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2576     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2577 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2578     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2579     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2580     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2581     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2582 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2583     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2584     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2585     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2586     This one is *really* dangerous!
2587 ``bitcast (CST to TYPE)``
2588     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2589     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2590     instruction <i_bitcast>`.
2591 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2592     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2593     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2594     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2595 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2596     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2597     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2598     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2599     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2600 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2601     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2602 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2603     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2604 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2605     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2606 ``extractelement (VAL, IDX)``
2607     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2608     constants.
2609 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2610     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2611     constants.
2612 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2613     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2614     constants.
2615 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2616     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2617     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2618     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2619     least one index value must be specified.
2620 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2621     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2622     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2623     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2624     value must be specified.
2625 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2626     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2627     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2628     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2629     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2630     operations on floating point values are allowed).
2631
2632 Other Values
2633 ============
2634
2635 .. _inlineasmexprs:
2636
2637 Inline Assembler Expressions
2638 ----------------------------
2639
2640 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2641 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2642 value represents the inline assembler as a string (containing the
2643 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2644 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2645 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2646 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2647 assembler expression is:
2648
2649 .. code-block:: llvm
2650
2651     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2652
2653 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2654 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2655 Thus, typically we have:
2656
2657 .. code-block:: llvm
2658
2659     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2660
2661 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2662 marked as having side effects. This is done through the use of the
2663 '``sideeffect``' keyword, like so:
2664
2665 .. code-block:: llvm
2666
2667     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2668
2669 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2670 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2671 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2672 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2673 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2674 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2675
2676 .. code-block:: llvm
2677
2678     call void asm alignstack "eieio", ""()
2679
2680 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2681 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2682 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2683 the only supported dialects. An example is:
2684
2685 .. code-block:: llvm
2686
2687     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2688
2689 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2690 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2691 keyword last.
2692
2693 Inline Asm Metadata
2694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2695
2696 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2697 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2698 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2699 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2700 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2701 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2702 it. For example:
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2707     ...
2708     !42 = !{ i32 1234567 }
2709
2710 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2711 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2712 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2713 occurs on.
2714
2715 .. _metadata:
2716
2717 Metadata Nodes and Metadata Strings
2718 -----------------------------------
2719
2720 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2721 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2722 code generator. One example application of metadata is source-level
2723 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2724 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2725 preceding exclamation point ('``!``').
2726
2727 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2728 contain any character by escaping non-printable characters with
2729 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2730 "``!"test\00"``".
2731
2732 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2733 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2734 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2735 their operand. For example:
2736
2737 .. code-block:: llvm
2738
2739     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2740
2741 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2742 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2743 example:
2744
2745 .. code-block:: llvm
2746
2747     !foo =  metadata !{!4, !3}
2748
2749 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2750 function is using two metadata arguments:
2751
2752 .. code-block:: llvm
2753
2754     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2755
2756 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2757 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2758
2759 .. code-block:: llvm
2760
2761     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2762
2763 More information about specific metadata nodes recognized by the
2764 optimizers and code generator is found below.
2765
2766 '``tbaa``' Metadata
2767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2768
2769 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2770 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2771 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2772 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2773 custom alias analysis behavior for other languages.
2774
2775 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2776 to three fields, e.g.:
2777
2778 .. code-block:: llvm
2779
2780     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2781     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2782     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2783     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2784
2785 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2786 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2787 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2788 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2789 common names.
2790
2791 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2792 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2793 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2794 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2795 from multiple front-ends is handled conservatively.
2796
2797 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2798 indicates that the type is "constant" (meaning
2799 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2800 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2801
2802 '``tbaa.struct``' Metadata
2803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2804
2805 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2806 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2807 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2808 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2809 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2810 of the aggregate.
2811
2812 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2813 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2814
2815 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2816 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2817 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2818 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2819 its tbaa tag. e.g.:
2820
2821 .. code-block:: llvm
2822
2823     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2824
2825 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2826 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2827 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2828
2829 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2830 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2831 does not carry useful data and need not be preserved.
2832
2833 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2835
2836 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2837 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2838 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2839 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2840 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2841 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2842 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2843 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2844 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2845 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2846 alias.
2847
2848 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2849 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2850 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2851 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2852 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2853
2854 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2855 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2856 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2857 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2858 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2859 optionally be provided as a third list entry.
2860
2861 For example,
2862
2863 .. code-block:: llvm
2864
2865     ; Two scope domains:
2866     !0 = metadata !{metadata !0}
2867     !1 = metadata !{metadata !1}
2868
2869     ; Some scopes in these domains:
2870     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0}
2871     !3 = metadata !{metadata !3, metadata !0}
2872     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !1}
2873
2874     ; Some scope lists:
2875     !5 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2876     !6 = metadata !{metadata !4, metadata !3, metadata !2}
2877     !7 = metadata !{metadata !3}
2878
2879     ; These two instructions don't alias:
2880     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2881     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2882
2883     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2884     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2885     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2886     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2887
2888     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2889     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
2890     ; !alias.scope list):
2891     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
2892     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
2893
2894 '``fpmath``' Metadata
2895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2896
2897 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2898 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2899 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2900 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2901 it. ULP is defined as follows:
2902
2903     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2904     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2905     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2906     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2907     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2908
2909 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2910 number representing the maximum relative error, for example:
2911
2912 .. code-block:: llvm
2913
2914     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2915
2916 '``range``' Metadata
2917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2918
2919 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2920 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2921 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2922 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2923 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2924 pair. Each pair has the following properties:
2925
2926 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2927 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2928 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2929 -  The range is allowed to wrap.
2930 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2931    ``a!=b``.
2932
2933 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2934 they must be non-contiguous.
2935
2936 Examples:
2937
2938 .. code-block:: llvm
2939
2940       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2941       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2942       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2943       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2944              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2945     ...
2946     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2947     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2948     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2949     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2950
2951 '``llvm.loop``'
2952 ^^^^^^^^^^^^^^^
2953
2954 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2955 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2956 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2957 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2958 specified with the name ``llvm.loop``.
2959
2960 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2961 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2962 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2963 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2964 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2965 constructs:
2966
2967 .. code-block:: llvm
2968
2969     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2970     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2971
2972 The loop identifier metadata can be used to specify additional
2973 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
2974 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
2975 suggests an unroll factor to the loop unroller:
2976
2977 .. code-block:: llvm
2978
2979       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2980     ...
2981     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2982     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
2983
2984 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
2985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2986
2987 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
2988 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
2989 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
2990 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
2991 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
2992 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
2993 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
2994 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
2995 in determining the safety of these transformations.
2996
2997 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
2998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2999
3000 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3001 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3002 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3003 example:
3004
3005 .. code-block:: llvm
3006
3007    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
3008
3009 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3010 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3011 then the interleave count will be determined automatically.
3012
3013 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3015
3016 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3017 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3018 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3019 0 disables vectorization:
3020
3021 .. code-block:: llvm
3022
3023    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3024    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3025
3026 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3028
3029 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3030 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3031 operand is an integer specifying the width. For example:
3032
3033 .. code-block:: llvm
3034
3035    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3036
3037 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3038 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3039 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3040 determined automatically.
3041
3042 '``llvm.loop.unroll``'
3043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3044
3045 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3046 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3047 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3048 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3049 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3050 optimizer believes it is safe to do so.
3051
3052 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3054
3055 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3056 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3057 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3058 example:
3059
3060 .. code-block:: llvm
3061
3062    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3063
3064 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3065 will be partially unrolled.
3066
3067 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3069
3070 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3071 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3072
3073 .. code-block:: llvm
3074
3075    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3076
3077 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3079
3080 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3081 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3082 For example:
3083
3084 .. code-block:: llvm
3085
3086    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3087
3088 '``llvm.mem``'
3089 ^^^^^^^^^^^^^^^
3090
3091 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3092 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3093
3094 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3096
3097 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3098 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3099 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3100 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3101 with the same loop identifier.
3102
3103 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3104 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3105 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3106 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3107 ``L2``.
3108
3109 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3110 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3111 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3112 loop.  
3113
3114 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3115 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3116 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3117 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3118 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3119 insert new memory instructions into the loop body).
3120
3121 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3122 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3123 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3124
3125 .. code-block:: llvm
3126
3127    for.body:
3128      ...
3129      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3130      ...
3131      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3132      ...
3133      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3134
3135    for.end:
3136    ...
3137    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3138
3139 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3140 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3141 the loop identifier metadata node directly:
3142
3143 .. code-block:: llvm
3144
3145    outer.for.body:
3146      ...
3147      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3148      ...
3149      br label %inner.for.body
3150
3151    inner.for.body:
3152      ...
3153      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3154      ...
3155      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3156      ...
3157      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3158
3159    inner.for.end:
3160      ...
3161      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3162      ...
3163      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3164
3165    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3166    ...
3167    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3168    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3169    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3170
3171 Module Flags Metadata
3172 =====================
3173
3174 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3175 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3176 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3177 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3178 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3179 look it up.
3180
3181 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3182 Each triplet has the following form:
3183
3184 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3185    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3186    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3187    described below.
3188 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3189    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3190    including entries with the **Require** behavior).
3191 -  The third element is the value of the flag.
3192
3193 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3194 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3195 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3196 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3197 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3198 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3199
3200 The following behaviors are supported:
3201
3202 .. list-table::
3203    :header-rows: 1
3204    :widths: 10 90
3205
3206    * - Value
3207      - Behavior
3208
3209    * - 1
3210      - **Error**
3211            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3212            is that of the operands.
3213
3214    * - 2
3215      - **Warning**
3216            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3217            operand for the flag from the first module being linked.
3218
3219    * - 3
3220      - **Require**
3221            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3222            specified value after linking is performed. The value must be a
3223            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3224            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3225            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3226            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3227            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3228
3229    * - 4
3230      - **Override**
3231            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3232            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3233            differ, an error will be emitted.
3234
3235    * - 5
3236      - **Append**
3237            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3238
3239    * - 6
3240      - **AppendUnique**
3241            Appends the two values, which are required to be metadata
3242            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3243            during the append operation.
3244
3245 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3246 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3247 value) or **Override**.
3248
3249 An example of module flags:
3250
3251 .. code-block:: llvm
3252
3253     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3254     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3255     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3256     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3257       metadata !{
3258         metadata !"foo", i32 1
3259       }
3260     }
3261     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3262
3263 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3264    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3265    values are not equal.
3266
3267 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3268    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3269    '37'.
3270
3271 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3272    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3273    warning if their values are not equal.
3274
3275 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3276
3277    ::
3278
3279        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3280
3281    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3282    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3283    performed.
3284
3285 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3286 ----------------------------------------------------
3287
3288 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3289 collection in a special section called "image info". The metadata
3290 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3291 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3292 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3293 be merged rather than appended together.
3294
3295 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3296 following key-value pairs:
3297
3298 .. list-table::
3299    :header-rows: 1
3300    :widths: 30 70
3301
3302    * - Key
3303      - Value
3304
3305    * - ``Objective-C Version``
3306      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3307
3308    * - ``Objective-C Image Info Version``
3309      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3310        always 0.
3311
3312    * - ``Objective-C Image Info Section``
3313      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3314        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3315        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3316        Objective-C ABI version 2.
3317
3318    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3319      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3320        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3321        collection supported.
3322
3323    * - ``Objective-C GC Only``
3324      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3325        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3326        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3327
3328 Some important flag interactions:
3329
3330 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3331    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3332    2, then the resulting module has the
3333    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3334 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3335    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3336
3337 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3338 --------------------------------------------
3339
3340 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3341 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3342 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3343 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3344
3345 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3346 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3347 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3348 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3349 list of metadata strings defining linker options.
3350
3351 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3352 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3353 framework::
3354
3355     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3356        metadata !{
3357           metadata !{ metadata !"-lz" },
3358           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3359     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3360
3361 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3362 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3363 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3364 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3365 assembly writer or object file emitter.
3366
3367 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3368 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3369 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3370
3371 C type width Module Flags Metadata
3372 ----------------------------------
3373
3374 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3375 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3376 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3377 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3378 width.
3379
3380 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3381 flags metadata, using the following key-value pairs:
3382
3383 .. list-table::
3384    :header-rows: 1
3385    :widths: 30 70
3386
3387    * - Key
3388      - Value
3389
3390    * - short_wchar
3391      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3392        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3393
3394    * - short_enum
3395      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3396        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3397          represent all of its values.
3398
3399 For example, the following metadata section specifies that the module was
3400 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3401 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3402
3403     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3404     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3405     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3406
3407 .. _intrinsicglobalvariables:
3408
3409 Intrinsic Global Variables
3410 ==========================
3411
3412 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3413 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3414 All globals of this sort should have a section specified as
3415 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3416 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3417
3418 .. _gv_llvmused:
3419
3420 The '``llvm.used``' Global Variable
3421 -----------------------------------
3422
3423 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3424 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3425 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3426 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3427 use of it is:
3428
3429 .. code-block:: llvm
3430
3431     @X = global i8 4
3432     @Y = global i32 123
3433
3434     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3435        i8* @X,
3436        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3437     ], section "llvm.metadata"
3438
3439 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3440 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3441 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3442 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3443 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3444 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3445 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3446
3447 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3448 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3449 molesting the symbol.
3450
3451 .. _gv_llvmcompilerused:
3452
3453 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3454 --------------------------------------------
3455
3456 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3457 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3458 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3459 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3460 by ``@llvm.used``.
3461
3462 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3463 and should not be exposed to source languages.
3464
3465 .. _gv_llvmglobalctors:
3466
3467 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3468 -------------------------------------------
3469
3470 .. code-block:: llvm
3471
3472     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3473     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3474
3475 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3476 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3477 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3478 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3479 functions with the same priority is not defined.
3480
3481 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3482 or function, the initializer function will only run if the associated
3483 data from the current module is not discarded.
3484
3485 .. _llvmglobaldtors:
3486
3487 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3488 -------------------------------------------
3489
3490 .. code-block:: llvm
3491
3492     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3493     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3494
3495 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3496 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3497 The functions referenced by this array will be called in descending
3498 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3499 order of functions with the same priority is not defined.
3500
3501 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3502 or function, the destructor function will only run if the associated
3503 data from the current module is not discarded.
3504
3505 Instruction Reference
3506 =====================
3507
3508 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3509 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3510 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3511 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3512 :ref:`other instructions <otherops>`.
3513
3514 .. _terminators:
3515
3516 Terminator Instructions
3517 -----------------------
3518
3519 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3520 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3521 block should be executed after the current block is finished. These
3522 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3523 control flow, not values (the one exception being the
3524 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3525
3526 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3527 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3528 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3529 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3530
3531 .. _i_ret:
3532
3533 '``ret``' Instruction
3534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3535
3536 Syntax:
3537 """""""
3538
3539 ::
3540
3541       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3542       ret void                 ; Return from void function
3543
3544 Overview:
3545 """""""""
3546
3547 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3548 a value) from a function back to the caller.
3549
3550 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3551 value and then causes control flow, and one that just causes control
3552 flow to occur.
3553
3554 Arguments:
3555 """"""""""
3556
3557 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3558 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3559 class <t_firstclass>`' type.
3560
3561 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3562 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3563 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3564 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3565 value.
3566
3567 Semantics:
3568 """"""""""
3569
3570 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3571 the calling function's context. If the caller is a
3572 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3573 instruction after the call. If the caller was an
3574 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3575 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3576 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3577 value.
3578
3579 Example:
3580 """"""""
3581
3582 .. code-block:: llvm
3583
3584       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3585       ret void                        ; Return from a void function
3586       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3587
3588 .. _i_br:
3589
3590 '``br``' Instruction
3591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3592
3593 Syntax:
3594 """""""
3595
3596 ::
3597
3598       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3599       br label <dest>          ; Unconditional branch
3600
3601 Overview:
3602 """""""""
3603
3604 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3605 different basic block in the current function. There are two forms of
3606 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3607 unconditional branch.
3608
3609 Arguments:
3610 """"""""""
3611
3612 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3613 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3614 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3615
3616 Semantics:
3617 """"""""""
3618
3619 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3620 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3621 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3622 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3623
3624 Example:
3625 """"""""
3626
3627 .. code-block:: llvm
3628
3629     Test:
3630       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3631       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3632     IfEqual:
3633       ret i32 1
3634     IfUnequal:
3635       ret i32 0
3636
3637 .. _i_switch:
3638
3639 '``switch``' Instruction
3640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3641
3642 Syntax:
3643 """""""
3644
3645 ::
3646
3647       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3648
3649 Overview:
3650 """""""""
3651
3652 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3653 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3654 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3655 destinations.
3656
3657 Arguments:
3658 """"""""""
3659
3660 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3661 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3662 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3663 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3664
3665 Semantics:
3666 """"""""""
3667
3668 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3669 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3670 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3671 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3672 to the default destination.
3673
3674 Implementation:
3675 """""""""""""""
3676
3677 Depending on properties of the target machine and the particular
3678 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3679 different ways. For example, it could be generated as a series of
3680 chained conditional branches or with a lookup table.
3681
3682 Example:
3683 """"""""
3684
3685 .. code-block:: llvm
3686
3687      ; Emulate a conditional br instruction
3688      %Val = zext i1 %value to i32
3689      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3690
3691      ; Emulate an unconditional br instruction
3692      switch i32 0, label %dest [ ]
3693
3694      ; Implement a jump table:
3695      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3696                                          i32 1, label %onone
3697                                          i32 2, label %ontwo ]
3698
3699 .. _i_indirectbr:
3700
3701 '``indirectbr``' Instruction
3702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3703
3704 Syntax:
3705 """""""
3706
3707 ::
3708
3709       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3710
3711 Overview:
3712 """""""""
3713
3714 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3715 label within the current function, whose address is specified by
3716 "``address``". Address must be derived from a
3717 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3718
3719 Arguments:
3720 """"""""""
3721
3722 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3723 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3724 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3725 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3726
3727 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3728 accurate understanding of the CFG.
3729
3730 Semantics:
3731 """"""""""
3732
3733 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3734 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3735 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3736 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3737
3738 Implementation:
3739 """""""""""""""
3740
3741 This is typically implemented with a jump through a register.
3742
3743 Example:
3744 """"""""
3745
3746 .. code-block:: llvm
3747
3748      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3749
3750 .. _i_invoke:
3751
3752 '``invoke``' Instruction
3753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3754
3755 Syntax:
3756 """""""
3757
3758 ::
3759
3760       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3761                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3762
3763 Overview:
3764 """""""""
3765
3766 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3767 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3768 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3769 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3770 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3771 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3772 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3773 nearest "exception" label.
3774
3775 The '``exception``' label is a `landing
3776 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3777 '``exception``' label is required to have the
3778 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3779 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3780 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3781 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3782 instruction, so that the important information contained within the
3783 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3784
3785 Arguments:
3786 """"""""""
3787
3788 This instruction requires several arguments:
3789
3790 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3791    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3792    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3793 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3794    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3795    are valid here.
3796 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3797    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3798    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3799    branching off an arbitrary pointer to function value.
3800 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3801    function to be invoked.
3802 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3803    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3804    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3805    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3806    extra arguments can be specified.
3807 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3808    executes a '``ret``' instruction.
3809 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3810    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3811    mechanism.
3812 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3813    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3814    attributes are valid here.
3815
3816 Semantics:
3817 """"""""""
3818
3819 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3820 instruction in most regards. The primary difference is that it
3821 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3822 library to unwind the stack.
3823
3824 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3825 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3826 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3827 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3828
3829 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3830 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3831 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3832 return value is available.
3833
3834 Example:
3835 """"""""
3836
3837 .. code-block:: llvm
3838
3839       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3840                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3841       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3842                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3843
3844 .. _i_resume:
3845
3846 '``resume``' Instruction
3847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3848
3849 Syntax:
3850 """""""
3851
3852 ::
3853
3854       resume <type> <value>
3855
3856 Overview:
3857 """""""""
3858
3859 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3860 successors.
3861
3862 Arguments:
3863 """"""""""
3864
3865 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3866 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3867 function.
3868
3869 Semantics:
3870 """"""""""
3871
3872 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3873 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3874 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3875
3876 Example:
3877 """"""""
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881       resume { i8*, i32 } %exn
3882
3883 .. _i_unreachable:
3884
3885 '``unreachable``' Instruction
3886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3887
3888 Syntax:
3889 """""""
3890
3891 ::
3892
3893       unreachable
3894
3895 Overview:
3896 """""""""
3897
3898 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3899 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3900 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3901 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3902
3903 Semantics:
3904 """"""""""
3905
3906 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3907
3908 .. _binaryops:
3909
3910 Binary Operations
3911 -----------------
3912
3913 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3914 They require two operands of the same type, execute an operation on
3915 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3916 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3917 result value has the same type as its operands.
3918
3919 There are several different binary operators:
3920
3921 .. _i_add:
3922
3923 '``add``' Instruction
3924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3925
3926 Syntax:
3927 """""""
3928
3929 ::
3930
3931       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3932       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3933       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3934       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3935
3936 Overview:
3937 """""""""
3938
3939 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3940
3941 Arguments:
3942 """"""""""
3943
3944 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3945 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3946 arguments must have identical types.
3947
3948 Semantics:
3949 """"""""""
3950
3951 The value produced is the integer sum of the two operands.
3952
3953 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3954 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3955 the result.
3956
3957 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3958 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3959
3960 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3961 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3962 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3963 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3964
3965 Example:
3966 """"""""
3967
3968 .. code-block:: llvm
3969
3970       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3971
3972 .. _i_fadd:
3973
3974 '``fadd``' Instruction
3975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3976
3977 Syntax:
3978 """""""
3979
3980 ::
3981
3982       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3983
3984 Overview:
3985 """""""""
3986
3987 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3988
3989 Arguments:
3990 """"""""""
3991
3992 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3993 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3994 Both arguments must have identical types.
3995
3996 Semantics:
3997 """"""""""
3998
3999 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4000 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4001 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4002 optimizations:
4003
4004 Example:
4005 """"""""
4006
4007 .. code-block:: llvm
4008
4009       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4010
4011 '``sub``' Instruction
4012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4013
4014 Syntax:
4015 """""""
4016
4017 ::
4018
4019       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4020       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4021       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4022       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4023
4024 Overview:
4025 """""""""
4026
4027 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4028
4029 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4030 instruction present in most other intermediate representations.
4031
4032 Arguments:
4033 """"""""""
4034
4035 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4036 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4037 arguments must have identical types.
4038
4039 Semantics:
4040 """"""""""
4041
4042 The value produced is the integer difference of the two operands.
4043
4044 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4045 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4046 the result.
4047
4048 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4049 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4050
4051 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4052 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4053 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4054 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4055
4056 Example:
4057 """"""""
4058
4059 .. code-block:: llvm
4060
4061       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4062       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4063
4064 .. _i_fsub:
4065
4066 '``fsub``' Instruction
4067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4068
4069 Syntax:
4070 """""""
4071
4072 ::
4073
4074       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4075
4076 Overview:
4077 """""""""
4078
4079 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4080
4081 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4082 instruction present in most other intermediate representations.
4083
4084 Arguments:
4085 """"""""""
4086
4087 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4088 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4089 Both arguments must have identical types.
4090
4091 Semantics:
4092 """"""""""
4093
4094 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4095 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4096 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4097 unsafe floating point optimizations:
4098
4099 Example:
4100 """"""""
4101
4102 .. code-block:: llvm
4103
4104       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4105       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4106
4107 '``mul``' Instruction
4108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4109
4110 Syntax:
4111 """""""
4112
4113 ::
4114
4115       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4116       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4117       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4118       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4119
4120 Overview:
4121 """""""""
4122
4123 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4124
4125 Arguments:
4126 """"""""""
4127
4128 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4129 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4130 arguments must have identical types.
4131
4132 Semantics:
4133 """"""""""
4134
4135 The value produced is the integer product of the two operands.
4136
4137 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4138 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4139 bit width of the result.
4140
4141 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4142 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4143 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4144 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4145 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4146 product.
4147
4148 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4149 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4150 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4151 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4152
4153 Example:
4154 """"""""
4155
4156 .. code-block:: llvm
4157
4158       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4159
4160 .. _i_fmul:
4161
4162 '``fmul``' Instruction
4163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4164
4165 Syntax:
4166 """""""
4167
4168 ::
4169
4170       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4171
4172 Overview:
4173 """""""""
4174
4175 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4176
4177 Arguments:
4178 """"""""""
4179
4180 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4181 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4182 Both arguments must have identical types.
4183
4184 Semantics:
4185 """"""""""
4186
4187 The value produced is the floating point product of the two operands.
4188 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4189 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4190 unsafe floating point optimizations:
4191
4192 Example:
4193 """"""""
4194
4195 .. code-block:: llvm
4196
4197       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4198
4199 '``udiv``' Instruction
4200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4201
4202 Syntax:
4203 """""""
4204
4205 ::
4206
4207       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4208       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4209
4210 Overview:
4211 """""""""
4212
4213 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4214
4215 Arguments:
4216 """"""""""
4217
4218 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4219 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4220 arguments must have identical types.
4221
4222 Semantics:
4223 """"""""""
4224
4225 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4226
4227 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4228 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4229
4230 Division by zero leads to undefined behavior.
4231
4232 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4233 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4234 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4235
4236 Example:
4237 """"""""
4238
4239 .. code-block:: llvm
4240
4241       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4242
4243 '``sdiv``' Instruction
4244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4245
4246 Syntax:
4247 """""""
4248
4249 ::
4250
4251       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4252       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4253
4254 Overview:
4255 """""""""
4256
4257 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4258
4259 Arguments:
4260 """"""""""
4261
4262 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4263 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4264 arguments must have identical types.
4265
4266 Semantics:
4267 """"""""""
4268
4269 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4270 rounded towards zero.
4271
4272 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4273 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4274
4275 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4276 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4277 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4278
4279 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4280 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4281
4282 Example:
4283 """"""""
4284
4285 .. code-block:: llvm
4286
4287       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4288
4289 .. _i_fdiv:
4290
4291 '``fdiv``' Instruction
4292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4293
4294 Syntax:
4295 """""""
4296
4297 ::
4298
4299       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4300
4301 Overview:
4302 """""""""
4303
4304 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4305
4306 Arguments:
4307 """"""""""
4308
4309 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4310 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4311 Both arguments must have identical types.
4312
4313 Semantics:
4314 """"""""""
4315
4316 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4317 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4318 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4319 unsafe floating point optimizations:
4320
4321 Example:
4322 """"""""
4323
4324 .. code-block:: llvm
4325
4326       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4327
4328 '``urem``' Instruction
4329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4330
4331 Syntax:
4332 """""""
4333
4334 ::
4335
4336       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4337
4338 Overview:
4339 """""""""
4340
4341 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4342 division of its two arguments.
4343
4344 Arguments:
4345 """"""""""
4346
4347 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4348 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4349 arguments must have identical types.
4350
4351 Semantics:
4352 """"""""""
4353
4354 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4355 This instruction always performs an unsigned division to get the
4356 remainder.
4357
4358 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4359 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4360
4361 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4362
4363 Example:
4364 """"""""
4365
4366 .. code-block:: llvm
4367
4368       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4369
4370 '``srem``' Instruction
4371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4372
4373 Syntax:
4374 """""""
4375
4376 ::
4377
4378       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4379
4380 Overview:
4381 """""""""
4382
4383 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4384 division of its two operands. This instruction can also take
4385 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4386 must be integers.
4387
4388 Arguments:
4389 """"""""""
4390
4391 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4392 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4393 arguments must have identical types.
4394
4395 Semantics:
4396 """"""""""
4397
4398 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4399 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4400 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4401 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4402 difference, see `The Math
4403 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4404 table of how this is implemented in various languages, please see
4405 `Wikipedia: modulo
4406 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4407
4408 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4409 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4410
4411 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4412 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4413 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4414 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4415 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4416 result of the division and the remainder.)
4417
4418 Example:
4419 """"""""
4420
4421 .. code-block:: llvm
4422
4423       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4424
4425 .. _i_frem:
4426
4427 '``frem``' Instruction
4428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4429
4430 Syntax:
4431 """""""
4432
4433 ::
4434
4435       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4436
4437 Overview:
4438 """""""""
4439
4440 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4441 its two operands.
4442
4443 Arguments:
4444 """"""""""
4445
4446 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4447 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4448 Both arguments must have identical types.
4449
4450 Semantics:
4451 """"""""""
4452
4453 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4454 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4455 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4456 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4457
4458 Example:
4459 """"""""
4460
4461 .. code-block:: llvm
4462
4463       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4464
4465 .. _bitwiseops:
4466
4467 Bitwise Binary Operations
4468 -------------------------
4469
4470 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4471 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4472 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4473 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4474 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4475
4476 '``shl``' Instruction
4477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4478
4479 Syntax:
4480 """""""
4481
4482 ::
4483
4484       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4485       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4486       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4487       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4488
4489 Overview:
4490 """""""""
4491
4492 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4493 a specified number of bits.
4494
4495 Arguments:
4496 """"""""""
4497
4498 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4499 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4500 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4501
4502 Semantics:
4503 """"""""""
4504
4505 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4506 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4507 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4508 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4509 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4510 in ``op2``.
4511
4512 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4513 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4514 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4515 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4516 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4517 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4518 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4519
4520 Example:
4521 """"""""
4522
4523 .. code-block:: llvm
4524
4525       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4526       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4527       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4528       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4529       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4530
4531 '``lshr``' Instruction
4532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4533
4534 Syntax:
4535 """""""
4536
4537 ::
4538
4539       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4540       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4541
4542 Overview:
4543 """""""""
4544
4545 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4546 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4547
4548 Arguments:
4549 """"""""""
4550
4551 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4552 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4553 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4554
4555 Semantics:
4556 """"""""""
4557
4558 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4559 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4560 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4561 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4562 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4563 corresponding shift amount in ``op2``.
4564
4565 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4566 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4567 non-zero.
4568
4569 Example:
4570 """"""""
4571
4572 .. code-block:: llvm
4573
4574       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4575       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4576       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4577       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4578       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4579       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4580
4581 '``ashr``' Instruction
4582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4583
4584 Syntax:
4585 """""""
4586
4587 ::
4588
4589       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4590       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4591
4592 Overview:
4593 """""""""
4594
4595 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4596 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4597 extension.
4598
4599 Arguments:
4600 """"""""""
4601
4602 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4603 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4604 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4605
4606 Semantics:
4607 """"""""""
4608
4609 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4610 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4611 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4612 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4613 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4614 corresponding shift amount in ``op2``.
4615
4616 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4617 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4618 non-zero.
4619
4620 Example:
4621 """"""""
4622
4623 .. code-block:: llvm
4624
4625       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4626       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4627       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4628       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4629       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4630       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4631
4632 '``and``' Instruction
4633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4634
4635 Syntax:
4636 """""""
4637
4638 ::
4639
4640       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4641
4642 Overview:
4643 """""""""
4644
4645 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4646 operands.
4647
4648 Arguments:
4649 """"""""""
4650
4651 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4652 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4653 arguments must have identical types.
4654
4655 Semantics:
4656 """"""""""
4657
4658 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4659
4660 +-----+-----+-----+
4661 | In0 | In1 | Out |
4662 +-----+-----+-----+
4663 |   0 |   0 |   0 |
4664 +-----+-----+-----+
4665 |   0 |   1 |   0 |
4666 +-----+-----+-----+
4667 |   1 |   0 |   0 |
4668 +-----+-----+-----+
4669 |   1 |   1 |   1 |
4670 +-----+-----+-----+
4671
4672 Example:
4673 """"""""
4674
4675 .. code-block:: llvm
4676
4677       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4678       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4679       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4680
4681 '``or``' Instruction
4682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4683
4684 Syntax:
4685 """""""
4686
4687 ::
4688
4689       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4690
4691 Overview:
4692 """""""""
4693
4694 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4695 two operands.
4696
4697 Arguments:
4698 """"""""""
4699
4700 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4701 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4702 arguments must have identical types.
4703
4704 Semantics:
4705 """"""""""
4706
4707 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4708
4709 +-----+-----+-----+
4710 | In0 | In1 | Out |
4711 +-----+-----+-----+
4712 |   0 |   0 |   0 |
4713 +-----+-----+-----+
4714 |   0 |   1 |   1 |
4715 +-----+-----+-----+
4716 |   1 |   0 |   1 |
4717 +-----+-----+-----+
4718 |   1 |   1 |   1 |
4719 +-----+-----+-----+
4720
4721 Example:
4722 """"""""
4723
4724 ::
4725
4726       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4727       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4728       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4729
4730 '``xor``' Instruction
4731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4732
4733 Syntax:
4734 """""""
4735
4736 ::
4737
4738       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4739
4740 Overview:
4741 """""""""
4742
4743 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4744 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4745 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4746
4747 Arguments:
4748 """"""""""
4749
4750 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4751 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4752 arguments must have identical types.
4753
4754 Semantics:
4755 """"""""""
4756
4757 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4758
4759 +-----+-----+-----+
4760 | In0 | In1 | Out |
4761 +-----+-----+-----+
4762 |   0 |   0 |   0 |
4763 +-----+-----+-----+
4764 |   0 |   1 |   1 |
4765 +-----+-----+-----+
4766 |   1 |   0 |   1 |
4767 +-----+-----+-----+
4768 |   1 |   1 |   0 |
4769 +-----+-----+-----+
4770
4771 Example:
4772 """"""""
4773
4774 .. code-block:: llvm
4775
4776       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4777       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4778       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4779       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4780
4781 Vector Operations
4782 -----------------
4783
4784 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4785 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4786 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4787 While LLVM does directly support these vector operations, many
4788 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4789 take full advantage of a specific target.
4790
4791 .. _i_extractelement:
4792
4793 '``extractelement``' Instruction
4794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4795
4796 Syntax:
4797 """""""
4798
4799 ::
4800
4801       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4802
4803 Overview:
4804 """""""""
4805
4806 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4807 from a vector at a specified index.
4808
4809 Arguments:
4810 """"""""""
4811
4812 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4813 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4814 the position from which to extract the element. The index may be a
4815 variable of any integer type.
4816
4817 Semantics:
4818 """"""""""
4819
4820 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4821 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4822 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4823
4824 Example:
4825 """"""""
4826
4827 .. code-block:: llvm
4828
4829       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4830
4831 .. _i_insertelement:
4832
4833 '``insertelement``' Instruction
4834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4835
4836 Syntax:
4837 """""""
4838
4839 ::
4840
4841       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4842
4843 Overview:
4844 """""""""
4845
4846 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4847 vector at a specified index.
4848
4849 Arguments:
4850 """"""""""
4851
4852 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4853 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4854 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4855 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4856 index may be a variable of any integer type.
4857
4858 Semantics:
4859 """"""""""
4860
4861 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4862 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4863 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4864 undefined.
4865
4866 Example:
4867 """"""""
4868
4869 .. code-block:: llvm
4870
4871       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4872
4873 .. _i_shufflevector:
4874
4875 '``shufflevector``' Instruction
4876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4877
4878 Syntax:
4879 """""""
4880
4881 ::
4882
4883       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4884
4885 Overview:
4886 """""""""
4887
4888 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4889 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4890 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4891
4892 Arguments:
4893 """"""""""
4894
4895 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4896 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4897 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4898 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4899 same as the element type of the first two operands.
4900
4901 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4902 constant integer or undef values.
4903
4904 Semantics:
4905 """"""""""
4906
4907 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4908 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4909 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4910 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4911 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4912 only one vector.
4913
4914 Example:
4915 """"""""
4916
4917 .. code-block:: llvm
4918
4919       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4920                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4921       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4922                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4923       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4924                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4925       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4926                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4927
4928 Aggregate Operations
4929 --------------------
4930
4931 LLVM supports several instructions for working with
4932 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4933
4934 .. _i_extractvalue:
4935
4936 '``extractvalue``' Instruction
4937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4938
4939 Syntax:
4940 """""""
4941
4942 ::
4943
4944       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4945
4946 Overview:
4947 """""""""
4948
4949 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4950 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4951
4952 Arguments:
4953 """"""""""
4954
4955 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4956 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4957 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4958 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4959
4960 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4961
4962 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4963    omitted and assumed to be zero.
4964 -  At least one index must be specified.
4965 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4966
4967 Semantics:
4968 """"""""""
4969
4970 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4971 the index operands.
4972
4973 Example:
4974 """"""""
4975
4976 .. code-block:: llvm
4977
4978       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4979
4980 .. _i_insertvalue:
4981
4982 '``insertvalue``' Instruction
4983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4984
4985 Syntax:
4986 """""""
4987
4988 ::
4989
4990       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4991
4992 Overview:
4993 """""""""
4994
4995 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4996 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4997
4998 Arguments:
4999 """"""""""
5000
5001 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5002 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5003 a first-class value to insert. The following operands are constant
5004 indices indicating the position at which to insert the value in a
5005 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5006 to insert must have the same type as the value identified by the
5007 indices.
5008
5009 Semantics:
5010 """"""""""
5011
5012 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5013 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5014 indices is that of ``elt``.
5015
5016 Example:
5017 """"""""
5018
5019 .. code-block:: llvm
5020
5021       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5022       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5023       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
5024
5025 .. _memoryops:
5026
5027 Memory Access and Addressing Operations
5028 ---------------------------------------
5029
5030 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5031 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5032 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5033 memory in LLVM.
5034
5035 .. _i_alloca:
5036
5037 '``alloca``' Instruction
5038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5039
5040 Syntax:
5041 """""""
5042
5043 ::
5044
5045       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5046
5047 Overview:
5048 """""""""
5049
5050 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5051 currently executing function, to be automatically released when this
5052 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5053 generic address space (address space zero).
5054
5055 Arguments:
5056 """"""""""
5057
5058 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5059 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5060 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5061 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5062 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5063 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5064 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5065 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5066 boundary compatible with the type.
5067
5068 '``type``' may be any sized type.
5069
5070 Semantics:
5071 """"""""""
5072
5073 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5074 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5075 memory is automatically released when the function returns. The
5076 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5077 variables that must have an address available. When the function returns
5078 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5079 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5080 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5081 is not specified.
5082
5083 Example:
5084 """"""""
5085
5086 .. code-block:: llvm
5087
5088       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5089       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5090       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5091       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5092
5093 .. _i_load:
5094
5095 '``load``' Instruction
5096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5097
5098 Syntax:
5099 """""""
5100
5101 ::
5102
5103       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5104       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5105       !<index> = !{ i32 1 }
5106
5107 Overview:
5108 """""""""
5109
5110 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5111
5112 Arguments:
5113 """"""""""
5114
5115 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5116 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5117 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5118 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5119 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5120 operations <volatile>`.
5121
5122 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5123 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5124 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5125 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5126 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5127 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5128 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5129 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5130 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5131 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5132 any defined semantics for atomic loads.
5133
5134 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5135 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5136 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5137 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5138 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5139 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5140 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5141 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5142
5143 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5144 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5145 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5146 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5147 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5148 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5149 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5150
5151 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5152 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5153 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5154 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5155 address points to memory which does not change value during program
5156 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5157 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5158
5159 Semantics:
5160 """"""""""
5161
5162 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5163 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5164 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5165 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5166 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5167 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5168 written using a store of the same type.
5169
5170 Examples:
5171 """""""""
5172
5173 .. code-block:: llvm
5174
5175       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5176       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5177       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5178
5179 .. _i_store:
5180
5181 '``store``' Instruction
5182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5183
5184 Syntax:
5185 """""""
5186
5187 ::
5188
5189       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5190       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5191
5192 Overview:
5193 """""""""
5194
5195 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5196
5197 Arguments:
5198 """"""""""
5199
5200 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5201 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5202 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5203 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5204 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5205 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5206 operations <volatile>`.
5207
5208 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5209 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5210 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5211 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5212 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5213 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5214 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5215 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5216 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5217 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5218 have any defined semantics for atomic stores.
5219
5220 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5221 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5222 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5223 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5224 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5225 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5226 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5227 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5228
5229 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5230 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5231 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5232 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5233 be reused in the cache. The code generator may select special
5234 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5235 x86.
5236
5237 Semantics:
5238 """"""""""
5239
5240 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5241 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5242 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5243 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5244 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5245 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5246 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5247 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5248
5249 Example:
5250 """"""""
5251
5252 .. code-block:: llvm
5253
5254       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5255       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5256       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5257
5258 .. _i_fence:
5259
5260 '``fence``' Instruction
5261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5262
5263 Syntax:
5264 """""""
5265
5266 ::
5267
5268       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5269
5270 Overview:
5271 """""""""
5272
5273 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5274 between operations.
5275
5276 Arguments:
5277 """"""""""
5278
5279 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5280 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5281 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5282
5283 Semantics:
5284 """"""""""
5285
5286 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5287 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5288 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5289 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5290 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5291 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5292 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5293 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5294 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5295 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5296 *happens-before* edge.
5297
5298 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5299 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5300 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5301
5302 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5303 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5304 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5305
5306 Example:
5307 """"""""
5308
5309 .. code-block:: llvm
5310
5311       fence acquire                          ; yields void
5312       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5313
5314 .. _i_cmpxchg:
5315
5316 '``cmpxchg``' Instruction
5317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5318
5319 Syntax:
5320 """""""
5321
5322 ::
5323
5324       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5325
5326 Overview:
5327 """""""""
5328
5329 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5330 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5331 equal, it tries to store a new value into the memory.
5332
5333 Arguments:
5334 """"""""""
5335
5336 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5337 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5338 address, and a new value to place at that address if the compared values
5339 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5340 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5341 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5342 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5343 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5344 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5345 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5346
5347 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5348 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5349 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5350 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5351 ``release`` or ``acq_rel``.
5352
5353 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5354 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5355 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5356 respect to all other code in the system.
5357
5358 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5359 equal to the size in memory of the operand.
5360
5361 Semantics:
5362 """"""""""
5363
5364 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5365 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5366 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5367 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5368
5369 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5370 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5371 matched.
5372
5373 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5374 if the value loaded equals ``cmp``.
5375
5376 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5377 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5378 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5379
5380 Example:
5381 """"""""
5382
5383 .. code-block:: llvm
5384
5385     entry:
5386       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5387       br label %loop
5388
5389     loop:
5390       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5391       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5392       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5393       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5394       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5395       br i1 %success, label %done, label %loop
5396
5397     done:
5398       ...
5399
5400 .. _i_atomicrmw:
5401
5402 '``atomicrmw``' Instruction
5403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5404
5405 Syntax:
5406 """""""
5407
5408 ::
5409
5410       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5411
5412 Overview:
5413 """""""""
5414
5415 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5416
5417 Arguments:
5418 """"""""""
5419
5420 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5421 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5422 operation. The operation must be one of the following keywords:
5423
5424 -  xchg
5425 -  add
5426 -  sub
5427 -  and
5428 -  nand
5429 -  or
5430 -  xor
5431 -  max
5432 -  min
5433 -  umax
5434 -  umin
5435
5436 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5437 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5438 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5439 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5440 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5441 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5442 operations <volatile>`.
5443
5444 Semantics:
5445 """"""""""
5446
5447 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5448 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5449 value at the location is returned. The modification is specified by the
5450 operation argument:
5451
5452 -  xchg: ``*ptr = val``
5453 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5454 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5455 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5456 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5457 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5458 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5459 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5460 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5461 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5462    comparison)
5463 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5464    comparison)
5465
5466 Example:
5467 """"""""
5468
5469 .. code-block:: llvm
5470
5471       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5472
5473 .. _i_getelementptr:
5474
5475 '``getelementptr``' Instruction
5476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5477
5478 Syntax:
5479 """""""
5480
5481 ::
5482
5483       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5484       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5485       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5486
5487 Overview:
5488 """""""""
5489
5490 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5491 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5492 address calculation only and does not access memory.
5493
5494 Arguments:
5495 """"""""""
5496
5497 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5498 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5499 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5500 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5501 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5502 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5503 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5504 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5505 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5506 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5507 would require loading the pointer before continuing calculation.
5508
5509 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5510 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5511 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5512 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5513 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5514 required to be constant. These integers are treated as signed values
5515 where relevant.
5516
5517 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5518 to LLVM:
5519
5520 .. code-block:: c
5521
5522     struct RT {
5523       char A;
5524       int B[10][20];
5525       char C;
5526     };
5527     struct ST {
5528       int X;
5529       double Y;
5530       struct RT Z;
5531     };
5532
5533     int *foo(struct ST *s) {
5534       return &s[1].Z.B[5][13];
5535     }
5536
5537 The LLVM code generated by Clang is:
5538
5539 .. code-block:: llvm
5540
5541     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5542     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5543
5544     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5545     entry:
5546       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5547       ret i32* %arrayidx
5548     }
5549
5550 Semantics:
5551 """"""""""
5552
5553 In the example above, the first index is indexing into the
5554 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5555 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5556 indexes into the third element of the structure, yielding a
5557 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5558 structure. The third index indexes into the second element of the
5559 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5560 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5561 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5562 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5563
5564 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5565 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5566 for the given testcase is equivalent to:
5567
5568 .. code-block:: llvm
5569
5570     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5571       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5572       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5573       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5574       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5575       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5576       ret i32* %t5
5577     }
5578
5579 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5580 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5581 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5582 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5583 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5584 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5585 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5586 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5587 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5588 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5589
5590 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5591 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5592 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5593 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5594 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5595 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5596 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5597 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5598 information.
5599
5600 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5601 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5602
5603 Example:
5604 """"""""
5605
5606 .. code-block:: llvm
5607
5608         ; yields [12 x i8]*:aptr
5609         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5610         ; yields i8*:vptr
5611         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5612         ; yields i8*:eptr
5613         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5614         ; yields i32*:iptr
5615         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5616
5617 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5618 must be a vector with the same number of elements. For example:
5619
5620 .. code-block:: llvm
5621
5622      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5623
5624 Conversion Operations
5625 ---------------------
5626
5627 The instructions in this category are the conversion instructions
5628 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5629 various bit conversions on the operand.
5630
5631 '``trunc .. to``' Instruction
5632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5633
5634 Syntax:
5635 """""""
5636
5637 ::
5638
5639       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5640
5641 Overview:
5642 """""""""
5643
5644 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5645
5646 Arguments:
5647 """"""""""
5648
5649 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5650 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5651 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5652 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5653 types are not allowed.
5654
5655 Semantics:
5656 """"""""""
5657
5658 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5659 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5660 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5661 It will always truncate bits.
5662
5663 Example:
5664 """"""""
5665
5666 .. code-block:: llvm
5667
5668       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5669       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5670       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5671       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5672
5673 '``zext .. to``' Instruction
5674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5675
5676 Syntax:
5677 """""""
5678
5679 ::
5680
5681       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5682
5683 Overview:
5684 """""""""
5685
5686 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5687
5688 Arguments:
5689 """"""""""
5690
5691 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5692 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5693 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5694 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5695
5696 Semantics:
5697 """"""""""
5698
5699 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5700 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5701
5702 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5703
5704 Example:
5705 """"""""
5706
5707 .. code-block:: llvm
5708
5709       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5710       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5711       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5712
5713 '``sext .. to``' Instruction
5714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5715
5716 Syntax:
5717 """""""
5718
5719 ::
5720
5721       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5722
5723 Overview:
5724 """""""""
5725
5726 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5727
5728 Arguments:
5729 """"""""""
5730
5731 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5732 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5733 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5734 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5735
5736 Semantics:
5737 """"""""""
5738
5739 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5740 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5741 of the type ``ty2``.
5742
5743 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5744
5745 Example:
5746 """"""""
5747
5748 .. code-block:: llvm
5749
5750       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5751       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5752       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5753
5754 '``fptrunc .. to``' Instruction
5755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5756
5757 Syntax:
5758 """""""
5759
5760 ::
5761
5762       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5763
5764 Overview:
5765 """""""""
5766
5767 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5768
5769 Arguments:
5770 """"""""""
5771
5772 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5773 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5774 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5775 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5776
5777 Semantics:
5778 """"""""""
5779
5780 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5781 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5782 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5783 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5784
5785 Example:
5786 """"""""
5787
5788 .. code-block:: llvm
5789
5790       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5791       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5792
5793 '``fpext .. to``' Instruction
5794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5795
5796 Syntax:
5797 """""""
5798
5799 ::
5800
5801       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5802
5803 Overview:
5804 """""""""
5805
5806 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5807 point value.
5808
5809 Arguments:
5810 """"""""""
5811
5812 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5813 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5814 to. The source type must be smaller than the destination type.
5815
5816 Semantics:
5817 """"""""""
5818
5819 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5820 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5821 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5822 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5823 *no-op cast* for a floating point cast.
5824
5825 Example:
5826 """"""""
5827
5828 .. code-block:: llvm
5829
5830       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5831       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5832
5833 '``fptoui .. to``' Instruction
5834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5835
5836 Syntax:
5837 """""""
5838
5839 ::
5840
5841       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5842
5843 Overview:
5844 """""""""
5845
5846 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5847 integer equivalent of type ``ty2``.
5848
5849 Arguments:
5850 """"""""""
5851
5852 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5853 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5854 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5855 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5856 type with the same number of elements as ``ty``
5857
5858 Semantics:
5859 """"""""""
5860
5861 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5862 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5863 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5864 are undefined.
5865
5866 Example:
5867 """"""""
5868
5869 .. code-block:: llvm
5870
5871       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5872       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5873       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5874
5875 '``fptosi .. to``' Instruction
5876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5877
5878 Syntax:
5879 """""""
5880
5881 ::
5882
5883       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5884
5885 Overview:
5886 """""""""
5887
5888 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5889 ``value`` to type ``ty2``.
5890
5891 Arguments:
5892 """"""""""
5893
5894 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5895 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5896 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5897 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5898 type with the same number of elements as ``ty``
5899
5900 Semantics:
5901 """"""""""
5902
5903 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5904 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5905 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5906 are undefined.
5907
5908 Example:
5909 """"""""
5910
5911 .. code-block:: llvm
5912
5913       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5914       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5915       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5916
5917 '``uitofp .. to``' Instruction
5918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5919
5920 Syntax:
5921 """""""
5922
5923 ::
5924
5925       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5926
5927 Overview:
5928 """""""""
5929
5930 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5931 and converts that value to the ``ty2`` type.
5932
5933 Arguments:
5934 """"""""""
5935
5936 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5937 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5938 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5939 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5940 type with the same number of elements as ``ty``
5941
5942 Semantics:
5943 """"""""""
5944
5945 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5946 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5947 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5948 are undefined.
5949
5950 Example:
5951 """"""""
5952
5953 .. code-block:: llvm
5954
5955       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5956       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5957
5958 '``sitofp .. to``' Instruction
5959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5960
5961 Syntax:
5962 """""""
5963
5964 ::
5965
5966       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5967
5968 Overview:
5969 """""""""
5970
5971 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5972 converts that value to the ``ty2`` type.
5973
5974 Arguments:
5975 """"""""""
5976
5977 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5978 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5979 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5980 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5981 type with the same number of elements as ``ty``
5982
5983 Semantics:
5984 """"""""""
5985
5986 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5987 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5988 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5989 undefined.
5990
5991 Example:
5992 """"""""
5993
5994 .. code-block:: llvm
5995
5996       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5997       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5998
5999 .. _i_ptrtoint:
6000
6001 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6003
6004 Syntax:
6005 """""""
6006
6007 ::
6008
6009       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6010
6011 Overview:
6012 """""""""
6013
6014 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6015 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6016
6017 Arguments:
6018 """"""""""
6019
6020 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6021 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6022 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6023 a vector of integers type.
6024
6025 Semantics:
6026 """"""""""
6027
6028 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6029 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6030 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6031 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6032 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6033 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6034 change.
6035
6036 Example:
6037 """"""""
6038
6039 .. code-block:: llvm
6040
6041       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6042       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6043       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6044
6045 .. _i_inttoptr:
6046
6047 '``inttoptr .. to``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6056
6057 Overview:
6058 """""""""
6059
6060 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6061 pointer type, ``ty2``.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6067 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6068 type.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6074 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6075 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6076 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6077 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6078 nothing is done (*no-op cast*).
6079
6080 Example:
6081 """"""""
6082
6083 .. code-block:: llvm
6084
6085       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6086       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6087       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6088       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6089
6090 .. _i_bitcast:
6091
6092 '``bitcast .. to``' Instruction
6093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6094
6095 Syntax:
6096 """""""
6097
6098 ::
6099
6100       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6101
6102 Overview:
6103 """""""""
6104
6105 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6106 changing any bits.
6107
6108 Arguments:
6109 """"""""""
6110
6111 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6112 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6113 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6114 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6115 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6116 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6117 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6118 long as they have the same size).
6119
6120 Semantics:
6121 """"""""""
6122
6123 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6124 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6125 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6126 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6127 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6128 pointers) types with the same address space through this instruction.
6129 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6130 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6131
6132 Example:
6133 """"""""
6134
6135 .. code-block:: llvm
6136
6137       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6138       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6139       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6140       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6141
6142 .. _i_addrspacecast:
6143
6144 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6146
6147 Syntax:
6148 """""""
6149
6150 ::
6151
6152       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6153
6154 Overview:
6155 """""""""
6156
6157 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6158 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6159
6160 Arguments:
6161 """"""""""
6162
6163 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6164 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6165 address space.
6166
6167 Semantics:
6168 """"""""""
6169
6170 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6171 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6172 value modification, depending on the target and the address space
6173 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6174 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6175 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6176 location.
6177
6178 Example:
6179 """"""""
6180
6181 .. code-block:: llvm
6182
6183       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6184       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6185       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6186
6187 .. _otherops:
6188
6189 Other Operations
6190 ----------------
6191
6192 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6193 which defy better classification.
6194
6195 .. _i_icmp:
6196
6197 '``icmp``' Instruction
6198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6199
6200 Syntax:
6201 """""""
6202
6203 ::
6204
6205       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6206
6207 Overview:
6208 """""""""
6209
6210 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6211 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6212 pointer, or pointer vector operands.
6213
6214 Arguments:
6215 """"""""""
6216
6217 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6218 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6219 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6220
6221 #. ``eq``: equal
6222 #. ``ne``: not equal
6223 #. ``ugt``: unsigned greater than
6224 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6225 #. ``ult``: unsigned less than
6226 #. ``ule``: unsigned less or equal
6227 #. ``sgt``: signed greater than
6228 #. ``sge``: signed greater or equal
6229 #. ``slt``: signed less than
6230 #. ``sle``: signed less or equal
6231
6232 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6233 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6234 must also be identical types.
6235
6236 Semantics:
6237 """"""""""
6238
6239 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6240 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6241 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6242
6243 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6244    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6245 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6246    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6247 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6248    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6249 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6250    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6251 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6252    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6253 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6254    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6255 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6256    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6257 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6258    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6259 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6260    if ``op1`` is less than ``op2``.
6261 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6262    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6263
6264 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6265 are compared as if they were integers.
6266
6267 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6268 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6269 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6270
6271 Example:
6272 """"""""
6273
6274 .. code-block:: llvm
6275
6276       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6277       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6278       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6279       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6280       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6281       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6282
6283 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6284 ``icmp`` instruction.
6285
6286 .. _i_fcmp:
6287
6288 '``fcmp``' Instruction
6289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6290
6291 Syntax:
6292 """""""
6293
6294 ::
6295
6296       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6297
6298 Overview:
6299 """""""""
6300
6301 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6302 values based on comparison of its operands.
6303
6304 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6305 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6306
6307 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6308 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6309 compared.
6310
6311 Arguments:
6312 """"""""""
6313
6314 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6315 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6316 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6317
6318 #. ``false``: no comparison, always returns false
6319 #. ``oeq``: ordered and equal
6320 #. ``ogt``: ordered and greater than
6321 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6322 #. ``olt``: ordered and less than
6323 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6324 #. ``one``: ordered and not equal
6325 #. ``ord``: ordered (no nans)
6326 #. ``ueq``: unordered or equal
6327 #. ``ugt``: unordered or greater than
6328 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6329 #. ``ult``: unordered or less than
6330 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6331 #. ``une``: unordered or not equal
6332 #. ``uno``: unordered (either nans)
6333 #. ``true``: no comparison, always returns true
6334
6335 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6336 that either operand may be a QNAN.
6337
6338 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6339 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6340 type. They must have identical types.
6341
6342 Semantics:
6343 """"""""""
6344
6345 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6346 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6347 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6348 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6349
6350 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6351 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6352    is equal to ``op2``.
6353 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6354    is greater than ``op2``.
6355 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6356    is greater than or equal to ``op2``.
6357 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6358    is less than ``op2``.
6359 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6360    is less than or equal to ``op2``.
6361 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6362    is not equal to ``op2``.
6363 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6364 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6365    equal to ``op2``.
6366 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6367    greater than ``op2``.
6368 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6369    greater than or equal to ``op2``.
6370 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6371    less than ``op2``.
6372 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6373    less than or equal to ``op2``.
6374 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6375    not equal to ``op2``.
6376 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6377 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6378
6379 Example:
6380 """"""""
6381
6382 .. code-block:: llvm
6383
6384       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6385       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6386       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6387       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6388
6389 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6390 ``fcmp`` instruction.
6391
6392 .. _i_phi:
6393
6394 '``phi``' Instruction
6395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6396
6397 Syntax:
6398 """""""
6399
6400 ::
6401
6402       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6403
6404 Overview:
6405 """""""""
6406
6407 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6408 graph representing the function.
6409
6410 Arguments:
6411 """"""""""
6412
6413 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6414 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6415 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6416 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6417 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6418 label arguments.
6419
6420 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6421 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6422 block.
6423
6424 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6425 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6426 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6427 instruction's return value on the same edge).
6428
6429 Semantics:
6430 """"""""""
6431
6432 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6433 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6434 executed just prior to the current block.
6435
6436 Example:
6437 """"""""
6438
6439 .. code-block:: llvm
6440
6441     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6442       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6443       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6444       br label %Loop
6445
6446 .. _i_select:
6447
6448 '``select``' Instruction
6449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6450
6451 Syntax:
6452 """""""
6453
6454 ::
6455
6456       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6457
6458       selty is either i1 or {<N x i1>}
6459
6460 Overview:
6461 """""""""
6462
6463 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6464 condition, without IR-level branching.
6465
6466 Arguments:
6467 """"""""""
6468
6469 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6470 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6471 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6472 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6473 elements.
6474
6475 Semantics:
6476 """"""""""
6477
6478 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6479 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6480 argument.
6481
6482 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6483 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6484
6485 Example:
6486 """"""""
6487
6488 .. code-block:: llvm
6489
6490       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6491
6492 .. _i_call:
6493
6494 '``call``' Instruction
6495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6496
6497 Syntax:
6498 """""""
6499
6500 ::
6501
6502       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6503
6504 Overview:
6505 """""""""
6506
6507 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6508
6509 Arguments:
6510 """"""""""
6511
6512 This instruction requires several arguments:
6513
6514 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6515    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6516    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6517    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6518    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6519
6520    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6521       recursive cycle in the call graph.
6522    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6523       forwarded in place.
6524
6525    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6526    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6527    rules:
6528
6529    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6530      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6531    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6532      produced by the call or void.
6533    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6534      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6535      in address space.
6536    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6537    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6538      returned, and inalloca, must match.
6539
6540    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6541    the following conditions are met:
6542
6543    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6544    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6545       uses value of call or is void).
6546    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6547       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6548    -  `Platform-specific constraints are
6549       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6550
6551 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6552    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6553    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6554    calling convention of the call must match the calling convention of
6555    the target function, or else the behavior is undefined.
6556 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6557    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6558    are valid here.
6559 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6560    type of the return value. Functions that return no value are marked
6561    ``void``.
6562 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6563    being invoked. The argument types must match the types implied by
6564    this signature. This type can be omitted if the function is not
6565    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6566    function.
6567 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6568    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6569    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6570    to function value.
6571 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6572    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6573    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6574    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6575    extra arguments can be specified.
6576 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6577    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6578    attributes are valid here.
6579
6580 Semantics:
6581 """"""""""
6582
6583 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6584 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6585 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6586 flow continues with the instruction after the function call, and the
6587 return value of the function is bound to the result argument.
6588
6589 Example:
6590 """"""""
6591
6592 .. code-block:: llvm
6593
6594       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6595       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6596       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6597       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6598       call void %foo(i8 97 signext)
6599
6600       %struct.A = type { i32, i8 }
6601       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6602       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6603       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6604       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6605       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6606
6607 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6608 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6609 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6610 This is something we'd like to change in the future to provide better
6611 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6612
6613 .. _i_va_arg:
6614
6615 '``va_arg``' Instruction
6616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6617
6618 Syntax:
6619 """""""
6620
6621 ::
6622
6623       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6624
6625 Overview:
6626 """""""""
6627
6628 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6629 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6630 the ``va_arg`` macro in C.
6631
6632 Arguments:
6633 """"""""""
6634
6635 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6636 argument. It returns a value of the specified argument type and
6637 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6638 type of ``va_list`` is target specific.
6639
6640 Semantics:
6641 """"""""""
6642
6643 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6644 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6645 the next argument. For more information, see the variable argument
6646 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6647
6648 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6649 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6650 function.
6651
6652 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6653 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6654
6655 Example:
6656 """"""""
6657
6658 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6659
6660 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6661 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6662 types on any target.
6663
6664 .. _i_landingpad:
6665
6666 '``landingpad``' Instruction
6667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6668
6669 Syntax:
6670 """""""
6671
6672 ::
6673
6674       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6675       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6676
6677       <clause> := catch <type> <value>
6678       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6679
6680 Overview:
6681 """""""""
6682
6683 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6684 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6685 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6686 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6687 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6688 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6689
6690 Arguments:
6691 """"""""""
6692
6693 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6694 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6695 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6696
6697 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6698 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6699 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6700 clause takes an array constant as its argument. Use
6701 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6702 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6703 the ``cleanup`` flag.
6704
6705 Semantics:
6706 """"""""""
6707
6708 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6709 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6710 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6711 calling conventions, how the personality function results are
6712 represented in LLVM IR is target specific.
6713
6714 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6715 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6716 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6717 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6718 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6719 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6720 unwinding continues further up the call stack.
6721
6722 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6723
6724 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6725    of an '``invoke``' instruction.
6726 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6727    first non-PHI instruction.
6728 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6729    pad block.
6730 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6731    '``landingpad``' instruction.
6732 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6733    personality function.
6734
6735 Example:
6736 """"""""
6737
6738 .. code-block:: llvm
6739
6740       ;; A landing pad which can catch an integer.
6741       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6742                catch i8** @_ZTIi
6743       ;; A landing pad that is a cleanup.
6744       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6745                cleanup
6746       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6747       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6748                catch i8** @_ZTIi
6749                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6750
6751 .. _intrinsics:
6752
6753 Intrinsic Functions
6754 ===================
6755
6756 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6757 have well known names and semantics and are required to follow certain
6758 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6759 for the LLVM language that does not require changing all of the
6760 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6761 reader/writer, the parser, etc...).
6762
6763 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6764 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6765 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6766 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6767 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6768 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6769 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6770 are added that they be documented here.
6771
6772 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6773 represents a family of functions that perform the same operation but on
6774 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6775 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6776 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6777 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6778 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6779 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6780 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6781 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6782 argument or the result.
6783
6784 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6785 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6786 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6787 whose type is matched against another type do not. For example, the
6788 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6789 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6790 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6791 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6792 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6793 type is matched against the return type, it does not require its own
6794 name suffix.
6795
6796 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6797 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6798
6799 .. _int_varargs:
6800
6801 Variable Argument Handling Intrinsics
6802 -------------------------------------
6803
6804 Variable argument support is defined in LLVM with the
6805 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6806 functions. These functions are related to the similarly named macros
6807 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6808
6809 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6810 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6811 does not define what this type is, so all transformations should be
6812 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6813
6814 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6815 variable argument handling intrinsic functions are used.
6816
6817 .. code-block:: llvm
6818
6819     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6820       ; Initialize variable argument processing
6821       %ap = alloca i8*
6822       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6823       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6824
6825       ; Read a single integer argument
6826       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6827
6828       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6829       %aq = alloca i8*
6830       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6831       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6832       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6833
6834       ; Stop processing of arguments.
6835       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6836       ret i32 %tmp
6837     }
6838
6839     declare void @llvm.va_start(i8*)
6840     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6841     declare void @llvm.va_end(i8*)
6842
6843 .. _int_va_start:
6844
6845 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6847
6848 Syntax:
6849 """""""
6850
6851 ::
6852
6853       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6854
6855 Overview:
6856 """""""""
6857
6858 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6859 subsequent use by ``va_arg``.
6860
6861 Arguments:
6862 """"""""""
6863
6864 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6865
6866 Semantics:
6867 """"""""""
6868
6869 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6870 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6871 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6872 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6873 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6874 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6875 that out.
6876
6877 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6879
6880 Syntax:
6881 """""""
6882
6883 ::
6884
6885       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6886
6887 Overview:
6888 """""""""
6889
6890 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6891 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6892
6893 Arguments:
6894 """"""""""
6895
6896 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6897
6898 Semantics:
6899 """"""""""
6900
6901 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6902 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6903 element to which the argument points. Calls to
6904 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6905 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6906 ``llvm.va_end``.
6907
6908 .. _int_va_copy:
6909
6910 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6912
6913 Syntax:
6914 """""""
6915
6916 ::
6917
6918       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6919
6920 Overview:
6921 """""""""
6922
6923 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6924 from the source argument list to the destination argument list.
6925
6926 Arguments:
6927 """"""""""
6928
6929 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6930 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6931
6932 Semantics:
6933 """"""""""
6934
6935 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6936 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6937 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6938 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6939 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6940
6941 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6942 --------------------------------------
6943
6944 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6945 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6946 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6947 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6948 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6949 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6950 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6951 details, see `Accurate Garbage Collection with
6952 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6953
6954 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6955 address space (address space zero).
6956
6957 .. _int_gcroot:
6958
6959 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6961
6962 Syntax:
6963 """""""
6964
6965 ::
6966
6967       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6968
6969 Overview:
6970 """""""""
6971
6972 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6973 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6974
6975 Arguments:
6976 """"""""""
6977
6978 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6979 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6980 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6981 root.
6982
6983 Semantics:
6984 """"""""""
6985
6986 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6987 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6988 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6989 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6990 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6991
6992 .. _int_gcread:
6993
6994 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6996
6997 Syntax:
6998 """""""
6999
7000 ::
7001
7002       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7003
7004 Overview:
7005 """""""""
7006
7007 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7008 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7009 barriers.
7010
7011 Arguments:
7012 """"""""""
7013
7014 The second argument is the address to read from, which should be an
7015 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7016 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7017 runtime (otherwise null).
7018
7019 Semantics:
7020 """"""""""
7021
7022 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7023 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7024 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7025 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7026 algorithm <gc>`.
7027
7028 .. _int_gcwrite:
7029
7030 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7032
7033 Syntax:
7034 """""""
7035
7036 ::
7037
7038       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7039
7040 Overview:
7041 """""""""
7042
7043 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7044 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7045 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7046
7047 Arguments:
7048 """"""""""
7049
7050 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7051 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7052 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7053 object, Obj may be null.
7054
7055 Semantics:
7056 """"""""""
7057
7058 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7059 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7060 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7061 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7062 algorithm <gc>`.
7063
7064 Code Generator Intrinsics
7065 -------------------------
7066
7067 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7068 may only be implemented with code generator support.
7069
7070 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7072
7073 Syntax:
7074 """""""
7075
7076 ::
7077
7078       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7079
7080 Overview:
7081 """""""""
7082
7083 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7084 target-specific value indicating the return address of the current
7085 function or one of its callers.
7086
7087 Arguments:
7088 """"""""""
7089
7090 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7091 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7092 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7093 value.
7094
7095 Semantics:
7096 """"""""""
7097
7098 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7099 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7100 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7101 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7102 used for debugging purposes.
7103
7104 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7105 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7106 of the obvious source-language caller.
7107
7108 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7110
7111 Syntax:
7112 """""""
7113
7114 ::
7115
7116       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7117
7118 Overview:
7119 """""""""
7120
7121 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7122 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7123
7124 Arguments:
7125 """"""""""
7126
7127 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7128 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7129 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7130 value.
7131
7132 Semantics:
7133 """"""""""
7134
7135 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7136 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7137 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7138 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7139 used for debugging purposes.
7140
7141 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7142 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7143 of the obvious source-language caller.
7144
7145 .. _int_read_register:
7146 .. _int_write_register:
7147
7148 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7150
7151 Syntax:
7152 """""""
7153
7154 ::
7155
7156       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7157       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7158       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7159       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7160       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7161
7162 Overview:
7163 """""""""
7164
7165 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7166 provides access to the named register. The register must be valid on
7167 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7168 with the register being read.
7169
7170 Semantics:
7171 """"""""""
7172
7173 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7174 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7175 the current value of the register, where possible.
7176
7177 This is useful to implement named register global variables that need
7178 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7179 bare-metal programs including OS kernels.
7180
7181 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7182 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7183 allocatable registers are not supported.
7184
7185 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7186 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7187 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7188 registers.
7189
7190 .. _int_stacksave:
7191
7192 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7194
7195 Syntax:
7196 """""""
7197
7198 ::
7199
7200       declare i8* @llvm.stacksave()
7201
7202 Overview:
7203 """""""""
7204
7205 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7206 of the function stack, for use with
7207 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7208 implementing language features like scoped automatic variable sized
7209 arrays in C99.
7210
7211 Semantics:
7212 """"""""""
7213
7214 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7215 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7216 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7217 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7218 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7219 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7220 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7221
7222 .. _int_stackrestore:
7223
7224 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7226
7227 Syntax:
7228 """""""
7229
7230 ::
7231
7232       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7233
7234 Overview:
7235 """""""""
7236
7237 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7238 the function stack to the state it was in when the corresponding
7239 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7240 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7241 sized arrays in C99.
7242
7243 Semantics:
7244 """"""""""
7245
7246 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7247
7248 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7250
7251 Syntax:
7252 """""""
7253
7254 ::
7255
7256       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7257
7258 Overview:
7259 """""""""
7260
7261 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7262 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7263 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7264 its performance characteristics.
7265
7266 Arguments:
7267 """"""""""
7268
7269 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7270 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7271 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7272 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7273 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7274 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7275 arguments must be constant integers.
7276
7277 Semantics:
7278 """"""""""
7279
7280 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7281 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7282 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7283 the processor cache for better performance.
7284
7285 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7287
7288 Syntax:
7289 """""""
7290
7291 ::
7292
7293       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7294
7295 Overview:
7296 """""""""
7297
7298 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7299 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7300 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7301 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7302 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7303 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7304 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7305 allow correlations of simulation runs.
7306
7307 Arguments:
7308 """"""""""
7309
7310 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7311
7312 Semantics:
7313 """"""""""
7314
7315 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7316 that do not support this intrinsic may ignore it.
7317
7318 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7320
7321 Syntax:
7322 """""""
7323
7324 ::
7325
7326       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7327
7328 Overview:
7329 """""""""
7330
7331 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7332 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7333 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7334 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7335 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7336 timings.
7337
7338 Semantics:
7339 """"""""""
7340
7341 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7342 memory. Implementations are allowed to either return a application
7343 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7344 is lowered to a constant 0.
7345
7346 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7347 running at and the host platform.
7348
7349 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7351
7352 Syntax:
7353 """""""
7354
7355 ::
7356
7357       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7358
7359 Overview:
7360 """""""""
7361
7362 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7363 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7364 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7365 flushes the instruction cache.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7371 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7372 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7373 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7374 privileges.
7375
7376 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7377 time library.
7378
7379 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7380 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7381
7382 Standard C Library Intrinsics
7383 -----------------------------
7384
7385 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7386 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7387 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7388 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7389
7390 .. _int_memcpy:
7391
7392 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7394
7395 Syntax:
7396 """""""
7397
7398 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7399 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7400 support all bit widths however.
7401
7402 ::
7403
7404       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7405                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7406       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7407                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7408
7409 Overview:
7410 """""""""
7411
7412 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7413 source location to the destination location.
7414
7415 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7416 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7417 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7418
7419 Arguments:
7420 """"""""""
7421
7422 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7423 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7424 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7425 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7426 boolean indicating a volatile access.
7427
7428 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7429 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7430 are aligned to that boundary.
7431
7432 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7433 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7434 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7435
7436 Semantics:
7437 """"""""""
7438
7439 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7440 source location to the destination location, which are not allowed to
7441 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7442 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7443 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7444
7445 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7447
7448 Syntax:
7449 """""""
7450
7451 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7452 bit width and for different address space. Not all targets support all
7453 bit widths however.
7454
7455 ::
7456
7457       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7458                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7459       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7460                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7461
7462 Overview:
7463 """""""""
7464
7465 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7466 source location to the destination location. It is similar to the
7467 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7468 overlap.
7469
7470 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7471 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7472 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7473
7474 Arguments:
7475 """"""""""
7476
7477 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7478 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7479 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7480 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7481 boolean indicating a volatile access.
7482
7483 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7484 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7485 aligned to that boundary.
7486
7487 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7488 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7489 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7490
7491 Semantics:
7492 """"""""""
7493
7494 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7495 source location to the destination location, which may overlap. It
7496 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7497 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7498 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7499
7500 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7502
7503 Syntax:
7504 """""""
7505
7506 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7507 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7508 support all bit widths.
7509
7510 ::
7511
7512       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7513                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7514       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7515                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7516
7517 Overview:
7518 """""""""
7519
7520 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7521 particular byte value.
7522
7523 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7524 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7525 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7526
7527 Arguments:
7528 """"""""""
7529
7530 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7531 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7532 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7533 argument is the known alignment of the destination location.
7534
7535 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7536 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7537 that boundary.
7538
7539 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7540 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7541 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7542
7543 Semantics:
7544 """"""""""
7545
7546 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7547 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7548 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7549 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7550
7551 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7553
7554 Syntax:
7555 """""""
7556
7557 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7558 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7559 all types however.
7560
7561 ::
7562
7563       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7564       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7565       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7566       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7567       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7568
7569 Overview:
7570 """""""""
7571
7572 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7573 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7574 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7575 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7576 because there is no need to worry about errno being set).
7577 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7578
7579 Arguments:
7580 """"""""""
7581
7582 The argument and return value are floating point numbers of the same
7583 type.
7584
7585 Semantics:
7586 """"""""""
7587
7588 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7589 nonnegative floating point number.
7590
7591 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7593
7594 Syntax:
7595 """""""
7596
7597 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7598 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7599 all types however.
7600
7601 ::
7602
7603       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7604       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7605       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7606       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7607       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7608
7609 Overview:
7610 """""""""
7611
7612 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7613 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7614 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7615 used, the second argument remains a scalar integer value.
7616
7617 Arguments:
7618 """"""""""
7619
7620 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7621 raise to that power.
7622
7623 Semantics:
7624 """"""""""
7625
7626 This function returns the first value raised to the second power with an
7627 unspecified sequence of rounding operations.
7628
7629 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7631
7632 Syntax:
7633 """""""
7634
7635 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7636 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7637 all types however.
7638
7639 ::
7640
7641       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7642       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7643       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7644       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7645       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7646
7647 Overview:
7648 """""""""
7649
7650 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7651
7652 Arguments:
7653 """"""""""
7654
7655 The argument and return value are floating point numbers of the same
7656 type.
7657
7658 Semantics:
7659 """"""""""
7660
7661 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7662 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7663 conditions in the same way.
7664
7665 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7667
7668 Syntax:
7669 """""""
7670
7671 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7672 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7673 all types however.
7674
7675 ::
7676
7677       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7678       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7679       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7680       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7681       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7682
7683 Overview:
7684 """""""""
7685
7686 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7687
7688 Arguments:
7689 """"""""""
7690
7691 The argument and return value are floating point numbers of the same
7692 type.
7693
7694 Semantics:
7695 """"""""""
7696
7697 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7698 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7699 conditions in the same way.
7700
7701 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7703
7704 Syntax:
7705 """""""
7706
7707 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7708 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7709 all types however.
7710
7711 ::
7712
7713       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7714       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7715       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7716       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7717       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7718
7719 Overview:
7720 """""""""
7721
7722 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7723 specified (positive or negative) power.
7724
7725 Arguments:
7726 """"""""""
7727
7728 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7729 to raise to that power.
7730
7731 Semantics:
7732 """"""""""
7733
7734 This function returns the first value raised to the second power,
7735 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7736 handles error conditions in the same way.
7737
7738 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7740
7741 Syntax:
7742 """""""
7743
7744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7746 all types however.
7747
7748 ::
7749
7750       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7751       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7752       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7753       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7754       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7755
7756 Overview:
7757 """""""""
7758
7759 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7760
7761 Arguments:
7762 """"""""""
7763
7764 The argument and return value are floating point numbers of the same
7765 type.
7766
7767 Semantics:
7768 """"""""""
7769
7770 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7771 would, and handles error conditions in the same way.
7772
7773 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7775
7776 Syntax:
7777 """""""
7778
7779 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7780 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7781 all types however.
7782
7783 ::
7784
7785       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7786       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7787       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7788       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7789       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7790
7791 Overview:
7792 """""""""
7793
7794 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7795
7796 Arguments:
7797 """"""""""
7798
7799 The argument and return value are floating point numbers of the same
7800 type.
7801
7802 Semantics:
7803 """"""""""
7804
7805 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7806 would, and handles error conditions in the same way.
7807
7808 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7810
7811 Syntax:
7812 """""""
7813
7814 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7815 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7816 all types however.
7817
7818 ::
7819
7820       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7821       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7822       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7823       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7824       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7825
7826 Overview:
7827 """""""""
7828
7829 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7830
7831 Arguments:
7832 """"""""""
7833
7834 The argument and return value are floating point numbers of the same
7835 type.
7836
7837 Semantics:
7838 """"""""""
7839
7840 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7841 would, and handles error conditions in the same way.
7842
7843 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7845
7846 Syntax:
7847 """""""
7848
7849 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7850 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7851 all types however.
7852
7853 ::
7854
7855       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7856       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7857       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7858       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7859       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7860
7861 Overview:
7862 """""""""
7863
7864 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7865
7866 Arguments:
7867 """"""""""
7868
7869 The argument and return value are floating point numbers of the same
7870 type.
7871
7872 Semantics:
7873 """"""""""
7874
7875 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7876 would, and handles error conditions in the same way.
7877
7878 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7880
7881 Syntax:
7882 """""""
7883
7884 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7885 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7886 all types however.
7887
7888 ::
7889
7890       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7891       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7892       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7893       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7894       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7895
7896 Overview:
7897 """""""""
7898
7899 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7900
7901 Arguments:
7902 """"""""""
7903
7904 The argument and return value are floating point numbers of the same
7905 type.
7906
7907 Semantics:
7908 """"""""""
7909
7910 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7911 would, and handles error conditions in the same way.
7912
7913 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7915
7916 Syntax:
7917 """""""
7918
7919 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7920 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7921 all types however.
7922
7923 ::
7924
7925       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7926       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7927       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7928       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7929       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7930
7931 Overview:
7932 """""""""
7933
7934 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7935 operation.
7936
7937 Arguments:
7938 """"""""""
7939
7940 The argument and return value are floating point numbers of the same
7941 type.
7942
7943 Semantics:
7944 """"""""""
7945
7946 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7947 would, and does not set errno.
7948
7949 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7951
7952 Syntax:
7953 """""""
7954
7955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7956 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7957 all types however.
7958
7959 ::
7960
7961       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7962       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7963       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7964       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7965       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7966
7967 Overview:
7968 """""""""
7969
7970 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7971 operand.
7972
7973 Arguments:
7974 """"""""""
7975
7976 The argument and return value are floating point numbers of the same
7977 type.
7978
7979 Semantics:
7980 """"""""""
7981
7982 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7983 would, and handles error conditions in the same way.
7984
7985 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7987
7988 Syntax:
7989 """""""
7990
7991 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7992 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7993 all types however.
7994
7995 ::
7996
7997       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7998       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7999       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8000       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8001       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8002
8003 Overview:
8004 """""""""
8005
8006 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8007 first operand and the sign of the second operand.
8008
8009 Arguments:
8010 """"""""""
8011
8012 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8013 type.
8014
8015 Semantics:
8016 """"""""""
8017
8018 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8019 functions would, and handles error conditions in the same way.
8020
8021 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8023
8024 Syntax:
8025 """""""
8026
8027 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8028 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8029 all types however.
8030
8031 ::
8032
8033       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8034       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8035       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8036       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8037       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8038
8039 Overview:
8040 """""""""
8041
8042 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8043
8044 Arguments:
8045 """"""""""
8046
8047 The argument and return value are floating point numbers of the same
8048 type.
8049
8050 Semantics:
8051 """"""""""
8052
8053 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8054 would, and handles error conditions in the same way.
8055
8056 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8058
8059 Syntax:
8060 """""""
8061
8062 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8063 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8064 all types however.
8065
8066 ::
8067
8068       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8069       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8070       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8071       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8072       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8073
8074 Overview:
8075 """""""""
8076
8077 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8078
8079 Arguments:
8080 """"""""""
8081
8082 The argument and return value are floating point numbers of the same
8083 type.
8084
8085 Semantics:
8086 """"""""""
8087
8088 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8089 would, and handles error conditions in the same way.
8090
8091 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8093
8094 Syntax:
8095 """""""
8096
8097 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8098 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8099 all types however.
8100
8101 ::
8102
8103       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8104       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8105       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8106       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8107       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8113 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8114
8115 Arguments:
8116 """"""""""
8117
8118 The argument and return value are floating point numbers of the same
8119 type.
8120
8121 Semantics:
8122 """"""""""
8123
8124 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8125 would, and handles error conditions in the same way.
8126
8127 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8129
8130 Syntax:
8131 """""""
8132
8133 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8134 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8135 all types however.
8136
8137 ::
8138
8139       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8140       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8141       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8142       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8143       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8144
8145 Overview:
8146 """""""""
8147
8148 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8149 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8150 operand isn't an integer.
8151
8152 Arguments:
8153 """"""""""
8154
8155 The argument and return value are floating point numbers of the same
8156 type.
8157
8158 Semantics:
8159 """"""""""
8160
8161 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8162 would, and handles error conditions in the same way.
8163
8164 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8166
8167 Syntax:
8168 """""""
8169
8170 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8171 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8172 all types however.
8173
8174 ::
8175
8176       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8177       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8178       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8179       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8180       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8181
8182 Overview:
8183 """""""""
8184
8185 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8186 nearest integer.
8187
8188 Arguments:
8189 """"""""""
8190
8191 The argument and return value are floating point numbers of the same
8192 type.
8193
8194 Semantics:
8195 """"""""""
8196
8197 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8198 functions would, and handles error conditions in the same way.
8199
8200 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8202
8203 Syntax:
8204 """""""
8205
8206 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8207 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8208 all types however.
8209
8210 ::
8211
8212       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8213       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8214       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8215       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8216       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8217
8218 Overview:
8219 """""""""
8220
8221 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8222 nearest integer.
8223
8224 Arguments:
8225 """"""""""
8226
8227 The argument and return value are floating point numbers of the same
8228 type.
8229
8230 Semantics:
8231 """"""""""
8232
8233 This function returns the same values as the libm ``round``
8234 functions would, and handles error conditions in the same way.
8235
8236 Bit Manipulation Intrinsics
8237 ---------------------------
8238
8239 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8240 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8241
8242 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8244
8245 Syntax:
8246 """""""
8247
8248 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8249 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8250
8251 ::
8252
8253       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8254       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8255       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8256
8257 Overview:
8258 """""""""
8259
8260 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8261 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8262 These are useful for performing operations on data that is not in the
8263 target's native byte order.
8264
8265 Semantics:
8266 """"""""""
8267
8268 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8269 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8270 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8271 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8272 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8273 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8274 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8275 respectively).
8276
8277 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8284 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8285 support all bit widths or vector types, however.
8286
8287 ::
8288
8289       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8290       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8291       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8292       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8293       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8294       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8295
8296 Overview:
8297 """""""""
8298
8299 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8300 in a value.
8301
8302 Arguments:
8303 """"""""""
8304
8305 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8306 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8307 match the argument type.
8308
8309 Semantics:
8310 """"""""""
8311
8312 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8313 each element of a vector.
8314
8315 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8317
8318 Syntax:
8319 """""""
8320
8321 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8322 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8323 targets support all bit widths or vector types, however.
8324
8325 ::
8326
8327       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8328       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8329       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8330       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8331       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8332       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8333
8334 Overview:
8335 """""""""
8336
8337 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8338 leading zeros in a variable.
8339
8340 Arguments:
8341 """"""""""
8342
8343 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8344 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8345 type must match the first argument type.
8346
8347 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8348 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8349 defined result. Historically some architectures did not provide a
8350 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8351 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8352
8353 Semantics:
8354 """"""""""
8355
8356 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8357 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8358 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8359 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8360 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8361
8362 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8364
8365 Syntax:
8366 """""""
8367
8368 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8369 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8370 support all bit widths or vector types, however.
8371
8372 ::
8373
8374       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8375       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8376       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8377       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8378       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8379       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8380
8381 Overview:
8382 """""""""
8383
8384 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8385 trailing zeros.
8386
8387 Arguments:
8388 """"""""""
8389
8390 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8391 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8392 type must match the first argument type.
8393
8394 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8395 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8396 defined result. Historically some architectures did not provide a
8397 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8398 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8399
8400 Semantics:
8401 """"""""""
8402
8403 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8404 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8405 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8406 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8407 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8408
8409 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8410 -----------------------------------
8411
8412 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8413
8414 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8416
8417 Syntax:
8418 """""""
8419
8420 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8421 on any integer bit width.
8422
8423 ::
8424
8425       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8426       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8427       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8428
8429 Overview:
8430 """""""""
8431
8432 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8433 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8434 occurred during the signed summation.
8435
8436 Arguments:
8437 """"""""""
8438
8439 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8440 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8441 bit width. The second element of the result structure must be of type
8442 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8443 addition.
8444
8445 Semantics:
8446 """"""""""
8447
8448 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8449 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8450 first element of which is the signed summation, and the second element
8451 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8452 overflow.
8453
8454 Examples:
8455 """""""""
8456
8457 .. code-block:: llvm
8458
8459       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8460       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8461       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8462       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8463
8464 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8466
8467 Syntax:
8468 """""""
8469
8470 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8471 on any integer bit width.
8472
8473 ::
8474
8475       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8476       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8477       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8478
8479 Overview:
8480 """""""""
8481
8482 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8483 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8484 occurred during the unsigned summation.
8485
8486 Arguments:
8487 """"""""""
8488
8489 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8490 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8491 bit width. The second element of the result structure must be of type
8492 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8493 addition.
8494
8495 Semantics:
8496 """"""""""
8497
8498 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8499 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8500 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8501 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8502
8503 Examples:
8504 """""""""
8505
8506 .. code-block:: llvm
8507
8508       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8509       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8510       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8511       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8512
8513 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8515
8516 Syntax:
8517 """""""
8518
8519 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8520 on any integer bit width.
8521
8522 ::
8523
8524       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8525       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8526       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8527
8528 Overview:
8529 """""""""
8530
8531 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8532 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8533 overflow occurred during the signed subtraction.
8534
8535 Arguments:
8536 """"""""""
8537
8538 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8539 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8540 bit width. The second element of the result structure must be of type
8541 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8542 subtraction.
8543
8544 Semantics:
8545 """"""""""
8546
8547 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8548 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8549 first element of which is the subtraction, and the second element of
8550 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8551 overflow.
8552
8553 Examples:
8554 """""""""
8555
8556 .. code-block:: llvm
8557
8558       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8559       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8560       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8561       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8562
8563 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8565
8566 Syntax:
8567 """""""
8568
8569 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8570 on any integer bit width.
8571
8572 ::
8573
8574       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8575       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8576       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8577
8578 Overview:
8579 """""""""
8580
8581 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8582 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8583 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8584
8585 Arguments:
8586 """"""""""
8587
8588 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8589 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8590 bit width. The second element of the result structure must be of type
8591 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8592 subtraction.
8593
8594 Semantics:
8595 """"""""""
8596
8597 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8598 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8599 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8600 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8601 overflow.
8602
8603 Examples:
8604 """""""""
8605
8606 .. code-block:: llvm
8607
8608       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8609       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8610       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8611       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8612
8613 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8615
8616 Syntax:
8617 """""""
8618
8619 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8620 on any integer bit width.
8621
8622 ::
8623
8624       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8625       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8626       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8627
8628 Overview:
8629 """""""""
8630
8631 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8632 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8633 overflow occurred during the signed multiplication.
8634
8635 Arguments:
8636 """"""""""
8637
8638 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8639 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8640 bit width. The second element of the result structure must be of type
8641 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8642 multiplication.
8643
8644 Semantics:
8645 """"""""""
8646
8647 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8648 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8649 the first element of which is the multiplication, and the second element
8650 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8651 overflow.
8652
8653 Examples:
8654 """""""""
8655
8656 .. code-block:: llvm
8657
8658       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8659       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8660       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8661       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8662
8663 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8665
8666 Syntax:
8667 """""""
8668
8669 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8670 on any integer bit width.
8671
8672 ::
8673
8674       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8675       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8676       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8677
8678 Overview:
8679 """""""""
8680
8681 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8682 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8683 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8684
8685 Arguments:
8686 """"""""""
8687
8688 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8689 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8690 bit width. The second element of the result structure must be of type
8691 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8692 multiplication.
8693
8694 Semantics:
8695 """"""""""
8696
8697 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8698 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8699 the first element of which is the multiplication, and the second
8700 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8701 resulted in an overflow.
8702
8703 Examples:
8704 """""""""
8705
8706 .. code-block:: llvm
8707
8708       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8709       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8710       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8711       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8712
8713 Specialised Arithmetic Intrinsics
8714 ---------------------------------
8715
8716 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8718
8719 Syntax:
8720 """""""
8721
8722 ::
8723
8724       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8725       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8726
8727 Overview:
8728 """""""""
8729
8730 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8731 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8732 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8733 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8734 and add instructions.
8735
8736 Arguments:
8737 """"""""""
8738
8739 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8740 multiplicands, a and b, and an addend c.
8741
8742 Semantics:
8743 """"""""""
8744
8745 The expression:
8746
8747 ::
8748
8749       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8750
8751 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8752 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8753 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8754 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8755 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8756 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8757
8758 Examples:
8759 """""""""
8760
8761 .. code-block:: llvm
8762
8763       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8764
8765 Half Precision Floating Point Intrinsics
8766 ----------------------------------------
8767
8768 For most target platforms, half precision floating point is a
8769 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8770 but does not support computation in the format.
8771
8772 This means that code must first load the half-precision floating point
8773 value as an i16, then convert it to float with
8774 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8775 then be performed on the float value (including extending to double
8776 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8777 if needed, then converted to i16 with
8778 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8779 i16 value.
8780
8781 .. _int_convert_to_fp16:
8782
8783 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8785
8786 Syntax:
8787 """""""
8788
8789 ::
8790
8791       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8792       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8793
8794 Overview:
8795 """""""""
8796
8797 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8798 conventional floating point type to half precision floating point format.
8799
8800 Arguments:
8801 """"""""""
8802
8803 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8804 converted.
8805
8806 Semantics:
8807 """"""""""
8808
8809 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8810 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8811 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8812
8813 Examples:
8814 """""""""
8815
8816 .. code-block:: llvm
8817
8818       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8819       store i16 %res, i16* @x, align 2
8820
8821 .. _int_convert_from_fp16:
8822
8823 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8825
8826 Syntax:
8827 """""""
8828
8829 ::
8830
8831       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8832       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8833
8834 Overview:
8835 """""""""
8836
8837 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8838 conversion from half precision floating point format to single precision
8839 floating point format.
8840
8841 Arguments:
8842 """"""""""
8843
8844 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8845 converted.
8846
8847 Semantics:
8848 """"""""""
8849
8850 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8851 conversion from half single precision floating point format to single
8852 precision floating point format. The input half-float value is
8853 represented by an ``i16`` value.
8854
8855 Examples:
8856 """""""""
8857
8858 .. code-block:: llvm
8859
8860       %a = load i16* @x, align 2
8861       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8862
8863 Debugger Intrinsics
8864 -------------------
8865
8866 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8867 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8868 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8869 document.
8870
8871 Exception Handling Intrinsics
8872 -----------------------------
8873
8874 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8875 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8876 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8877
8878 .. _int_trampoline:
8879
8880 Trampoline Intrinsics
8881 ---------------------
8882
8883 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8884 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8885 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8886 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8887 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8888 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8889 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8890 extension.
8891
8892 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8893 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8894 It can be created as follows:
8895
8896 .. code-block:: llvm
8897
8898       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8899       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8900       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8901       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8902       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8903
8904 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8905 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8906
8907 .. _int_it:
8908
8909 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8911
8912 Syntax:
8913 """""""
8914
8915 ::
8916
8917       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8918
8919 Overview:
8920 """""""""
8921
8922 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8923 turning it into a trampoline.
8924
8925 Arguments:
8926 """"""""""
8927
8928 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8929 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8930 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8931 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8932 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8933 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8934 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8935 bitcast to an ``i8*``.
8936
8937 Semantics:
8938 """"""""""
8939
8940 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8941 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8942 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8943 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8944 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8945 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8946 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8947 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8948 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8949 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8950 modified, then the effect of any later call to the returned function
8951 pointer is undefined.
8952
8953 .. _int_at:
8954
8955 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8957
8958 Syntax:
8959 """""""
8960
8961 ::
8962
8963       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8964
8965 Overview:
8966 """""""""
8967
8968 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8969 a trampoline (passed as ``tramp``).
8970
8971 Arguments:
8972 """"""""""
8973
8974 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8975 code filled in by a previous call to
8976 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8977
8978 Semantics:
8979 """"""""""
8980
8981 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8982 different than the address where the trampoline is actually stored. This
8983 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8984 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8985 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8986
8987 Memory Use Markers
8988 ------------------
8989
8990 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
8991 memory objects and ranges where variables are immutable.
8992
8993 .. _int_lifestart:
8994
8995 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8997
8998 Syntax:
8999 """""""
9000
9001 ::
9002
9003       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9004
9005 Overview:
9006 """""""""
9007
9008 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9009 object's lifetime.
9010
9011 Arguments:
9012 """"""""""
9013
9014 The first argument is a constant integer representing the size of the
9015 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9016 to the object.
9017
9018 Semantics:
9019 """"""""""
9020
9021 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9022 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9023 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9024 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9025
9026 .. _int_lifeend:
9027
9028 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9030
9031 Syntax:
9032 """""""
9033
9034 ::
9035
9036       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9037
9038 Overview:
9039 """""""""
9040
9041 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9042 object's lifetime.
9043
9044 Arguments:
9045 """"""""""
9046
9047 The first argument is a constant integer representing the size of the
9048 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9049 to the object.
9050
9051 Semantics:
9052 """"""""""
9053
9054 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9055 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9056 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9057 object following this intrinsic may be removed as dead.
9058
9059 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9061
9062 Syntax:
9063 """""""
9064
9065 ::
9066
9067       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9068
9069 Overview:
9070 """""""""
9071
9072 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9073 a memory object will not change.
9074
9075 Arguments:
9076 """"""""""
9077
9078 The first argument is a constant integer representing the size of the
9079 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9080 to the object.
9081
9082 Semantics:
9083 """"""""""
9084
9085 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9086 the return value, the referenced memory location is constant and
9087 unchanging.
9088
9089 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9091
9092 Syntax:
9093 """""""
9094
9095 ::
9096
9097       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9098
9099 Overview:
9100 """""""""
9101
9102 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9103 memory object are mutable.
9104
9105 Arguments:
9106 """"""""""
9107
9108 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9109 The second argument is a constant integer representing the size of the
9110 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9111 pointer to the object.
9112
9113 Semantics:
9114 """"""""""
9115
9116 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9117
9118 General Intrinsics
9119 ------------------
9120
9121 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9122 purpose.
9123
9124 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9126
9127 Syntax:
9128 """""""
9129
9130 ::
9131
9132       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9133
9134 Overview:
9135 """""""""
9136
9137 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9138
9139 Arguments:
9140 """"""""""
9141
9142 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9143 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9144 source file name, and the last argument is the line number.
9145
9146 Semantics:
9147 """"""""""
9148
9149 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9150 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9151 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9152 ignored by code generation and optimization.
9153
9154 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9156
9157 Syntax:
9158 """""""
9159
9160 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9161 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9162 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9163 '``0``'.
9164
9165 ::
9166
9167       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9168       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9169       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9170       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9171       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9172
9173 Overview:
9174 """""""""
9175
9176 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9177
9178 Arguments:
9179 """"""""""
9180
9181 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9182 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9183 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9184 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9185
9186 Semantics:
9187 """"""""""
9188
9189 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9190 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9191 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9192 generation and optimization.
9193
9194 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9196
9197 Syntax:
9198 """""""
9199
9200 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9201 any integer bit width.
9202
9203 ::
9204
9205       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9206       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9207       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9208       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9209       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9210
9211 Overview:
9212 """""""""
9213
9214 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9215
9216 Arguments:
9217 """"""""""
9218
9219 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9220 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9221 global string which is the source file name, and the last argument is
9222 the line number. It returns the value of the first argument.
9223
9224 Semantics:
9225 """"""""""
9226
9227 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9228 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9229 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9230 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9231
9232 '``llvm.trap``' Intrinsic
9233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9234
9235 Syntax:
9236 """""""
9237
9238 ::
9239
9240       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9241
9242 Overview:
9243 """""""""
9244
9245 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9246
9247 Arguments:
9248 """"""""""
9249
9250 None.
9251
9252 Semantics:
9253 """"""""""
9254
9255 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9256 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9257 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9258
9259 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9261
9262 Syntax:
9263 """""""
9264
9265 ::
9266
9267       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9268
9269 Overview:
9270 """""""""
9271
9272 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9273
9274 Arguments:
9275 """"""""""
9276
9277 None.
9278
9279 Semantics:
9280 """"""""""
9281
9282 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9283 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9284 debugger.
9285
9286 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9288
9289 Syntax:
9290 """""""
9291
9292 ::
9293
9294       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9295
9296 Overview:
9297 """""""""
9298
9299 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9300 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9301 is placed on the stack before local variables.
9302
9303 Arguments:
9304 """"""""""
9305
9306 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9307 The first argument is the value loaded from the stack guard
9308 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9309 enough space to hold the value of the guard.
9310
9311 Semantics:
9312 """"""""""
9313
9314 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9315 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9316 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9317 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9318 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9319 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9320 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9321
9322 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9324
9325 Syntax:
9326 """""""
9327
9328 ::
9329
9330       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9331
9332 Overview:
9333 """""""""
9334
9335 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9336 created stack protector and if they are not equal calls the
9337 ``__stack_chk_fail()`` function.
9338
9339 Arguments:
9340 """"""""""
9341
9342 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9343 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9344
9345 Semantics:
9346 """"""""""
9347
9348 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9349 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9350 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9351
9352 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9353 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9354 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9355 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9356 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9357 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9358 codegen after the tail call decision has occurred.
9359
9360 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9362
9363 Syntax:
9364 """""""
9365
9366 ::
9367
9368       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9369       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9370
9371 Overview:
9372 """""""""
9373
9374 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9375 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9376 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9377 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9378 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9379 other object.
9380
9381 Arguments:
9382 """"""""""
9383
9384 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9385 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9386 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9387 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9388 only accepts constants.
9389
9390 Semantics:
9391 """"""""""
9392
9393 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9394 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9395 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9396 on the ``min`` argument).
9397
9398 '``llvm.expect``' Intrinsic
9399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9400
9401 Syntax:
9402 """""""
9403
9404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9405 integer bit width.
9406
9407 ::
9408
9409       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9410       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9411       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9412
9413 Overview:
9414 """""""""
9415
9416 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9417 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9418
9419 Arguments:
9420 """"""""""
9421
9422 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9423 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9424 constant value, variables are not allowed.
9425
9426 Semantics:
9427 """"""""""
9428
9429 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9430
9431 '``llvm.assume``' Intrinsic
9432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9433
9434 Syntax:
9435 """""""
9436
9437 ::
9438
9439       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9440
9441 Overview:
9442 """""""""
9443
9444 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9445 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9446 of the code.
9447
9448 Arguments:
9449 """"""""""
9450
9451 The condition which the optimizer may assume is always true.
9452
9453 Semantics:
9454 """"""""""
9455
9456 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9457 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9458 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9459 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9460 violated during execution, the behavior is undefined.
9461
9462 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9463 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9464 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9465 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9466 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9467 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9468 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9469 optimizer.
9470
9471 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9473
9474 Syntax:
9475 """""""
9476
9477 ::
9478
9479       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9480
9481 Overview:
9482 """""""""
9483
9484 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9485 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9486
9487 Arguments:
9488 """"""""""
9489
9490 None.
9491
9492 Semantics:
9493 """"""""""
9494
9495 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9496 by codegen.
9497
9498 Stack Map Intrinsics
9499 --------------------
9500
9501 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9502 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9503 are described in :doc:`StackMaps`.