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