LangRef documentation for the stackmap and patchpoint intrinsics.
[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 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name. Since this linkage exists for defining a dll interface, the
293     compiler, assembler and linker know it is externally referenced and
294     must refrain from deleting the symbol.
295
296 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
297 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
298
299 .. _callingconv:
300
301 Calling Conventions
302 -------------------
303
304 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
305 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
306 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
307 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
308 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
309 added in the future:
310
311 "``ccc``" - The C calling convention
312     This calling convention (the default if no other calling convention
313     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
314     convention supports varargs function calls and tolerates some
315     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
316     the function (as does normal C).
317 "``fastcc``" - The fast calling convention
318     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
319     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
320     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
321     code for the target, without having to conform to an externally
322     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
323     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
324     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
325     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
326     match the prototype of the function definition.
327 "``coldcc``" - The cold calling convention
328     This calling convention attempts to make code in the caller as
329     efficient as possible under the assumption that the call is not
330     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
331     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
332     This calling convention does not support varargs and requires the
333     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
334     function definition.
335 "``cc 10``" - GHC convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
338     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
339     by disabling callee save registers. This calling convention should
340     not be used lightly but only for specific situations such as an
341     alternative to the *register pinning* performance technique often
342     used when implementing functional programming languages. At the
343     moment only X86 supports this convention and it has the following
344     limitations:
345
346     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
347        floating point types are supported.
348     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
349        floating point parameters.
350
351     This calling convention supports `tail call
352     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
353     caller and callee are using it.
354 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
355     This calling convention has been implemented specifically for use by
356     the `High-Performance Erlang
357     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
358     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
359     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
360     registers for argument passing than the ordinary C calling
361     convention and defines no callee-saved registers. The calling
362     convention properly supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
364     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
365     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
366     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
367     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
368     bit).
369 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
370     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
371     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
372     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
373     platform's customary return register.
374 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
375     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
376     sequence in place of a call site. This convention forces the call
377     arguments into registers but allows them to be dynamcially
378     allocated. This can currently only be used with calls to
379     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
380     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 .. _visibilitystyles:
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 .. _namedtypes:
418
419 Named Types
420 -----------
421
422 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
423 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
424 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
425 specification is:
426
427 .. code-block:: llvm
428
429     %mytype = type { %mytype*, i32 }
430
431 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
432 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
433 expected with the syntax "%mytype".
434
435 Note that type names are aliases for the structural type that they
436 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
437 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
438 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
439 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
440 render all types of a particular shape. This means that if you have code
441 where two different source types end up having the same LLVM type, that
442 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
443 an important design point and isn't going to change.
444
445 .. _globalvars:
446
447 Global Variables
448 ----------------
449
450 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
451 instead of run-time.
452
453 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
454 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
455
456 Global variables in other translation units can also be declared, in which
457 case they don't have an initializer.
458
459 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
460 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
461 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
462 TLS model may be specified:
463
464 ``localdynamic``
465     For variables that are only used within the current shared library.
466 ``initialexec``
467     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
468 ``localexec``
469     For variables defined in the executable and only used within it.
470
471 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
472 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
473 more information on under which circumstances the different models may
474 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
475 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
476
477 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
478 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
479 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
480 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
481 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
482 variable.
483
484 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
485 constant, even if the final definition of the global is not. This
486 capability can be used to enable slightly better optimization of the
487 program, but requires the language definition to guarantee that
488 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
489 units that do not include the definition.
490
491 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
492 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
493 always define a pointer to their "content" type because they describe a
494 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
495 pointers.
496
497 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
498 that the address is not significant, only the content. Constants marked
499 like this can be merged with other constants if they have the same
500 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
501 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
502 whose address is significant.
503
504 A global variable may be declared to reside in a target-specific
505 numbered address space. For targets that support them, address spaces
506 may affect how optimizations are performed and/or what target
507 instructions are used to access the variable. The default address space
508 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
509
510 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
511 target supports it, it will emit globals to the section specified.
512
513 By default, global initializers are optimized by assuming that global
514 variables defined within the module are not modified from their
515 initial values before the start of the global initializer.  This is
516 true even for variables potentially accessible from outside the
517 module, including those with external linkage or appearing in
518 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
519 by marking the variable with ``externally_initialized``.
520
521 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
522 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
523 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
524 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
525 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
526 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
527 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
528 assume that the globals are densely packed in their section and try to
529 iterate over them as an array, alignment padding would break this
530 iteration.
531
532 For example, the following defines a global in a numbered address space
533 with an initializer, section, and alignment:
534
535 .. code-block:: llvm
536
537     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
538
539 The following example just declares a global variable
540
541 .. code-block:: llvm
542
543    @G = external global i32
544
545 The following example defines a thread-local global with the
546 ``initialexec`` TLS model:
547
548 .. code-block:: llvm
549
550     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
551
552 .. _functionstructure:
553
554 Functions
555 ---------
556
557 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
558 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
559 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
560 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
561 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
562 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
563 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
564 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
565 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
566 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
567
568 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
569 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
570 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
571 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
572 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
573 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
574 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
575
576 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
577 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
578 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
579 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
580 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
581 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
582 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
583 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
584 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
585
586 The first basic block in a function is special in two ways: it is
587 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
588 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
589 the entry block of a function). Because the block can have no
590 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
591
592 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
593 target supports it, it will emit functions to the section specified.
594
595 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
596 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
597 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
598 is specified, the function is forced to have at least that much
599 alignment. All alignments must be a power of 2.
600
601 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
602 be significant and two identical functions can be merged.
603
604 Syntax::
605
606     define [linkage] [visibility]
607            [cconv] [ret attrs]
608            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
609            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
610            [gc] [prefix Constant] { ... }
611
612 .. _langref_aliases:
613
614 Aliases
615 -------
616
617 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
618 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
619 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
620 :ref:`visibility style <visibility>`.
621
622 Syntax::
623
624     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
625
626 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
627 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
628 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
629 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
630 alias.
631
632 .. _namedmetadatastructure:
633
634 Named Metadata
635 --------------
636
637 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
638 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
639 operands for a named metadata.
640
641 Syntax::
642
643     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
644     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
645     !1 = metadata !{metadata !"one"}
646     !2 = metadata !{metadata !"two"}
647     ; A named metadata.
648     !name = !{!0, !1, !2}
649
650 .. _paramattrs:
651
652 Parameter Attributes
653 --------------------
654
655 The return type and each parameter of a function type may have a set of
656 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
657 used to communicate additional information about the result or
658 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
659 of the function, not of the function type, so functions with different
660 parameter attributes can have the same function type.
661
662 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
663 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
664 For example:
665
666 .. code-block:: llvm
667
668     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
669     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
670     declare signext i8 @returns_signed_char()
671
672 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
673 ``readonly``) come immediately after the argument list.
674
675 Currently, only the following parameter attributes are defined:
676
677 ``zeroext``
678     This indicates to the code generator that the parameter or return
679     value should be zero-extended to the extent required by the target's
680     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
681     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
682 ``signext``
683     This indicates to the code generator that the parameter or return
684     value should be sign-extended to the extent required by the target's
685     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
686     the callee (for a return value).
687 ``inreg``
688     This indicates that this parameter or return value should be treated
689     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
690     a function call or return (usually, by putting it in a register as
691     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
692     two different kinds of registers). Use of this attribute is
693     target-specific.
694 ``byval``
695     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
696     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
697     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
698     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
699     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
700     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
701     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
702     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
703     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
704     values.
705
706     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
707     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
708     form and the known alignment of the pointer specified to the call
709     site. If the alignment is not specified, then the code generator
710     makes a target-specific assumption.
711
712 .. _attr_inalloca:
713
714 ``inalloca``
715
716 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
717
718     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to get the
719     address of an outgoing argument to a ``call`` or ``invoke`` before
720     it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used to pass
721     arguments by value, but it guarantees that the argument will not be
722     copied.
723
724     To be :ref:`well formed <wellformed>`, the caller must pass in an
725     alloca value into an ``inalloca`` parameter, and an alloca may be
726     used as an ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can
727     only be applied to parameters that would be passed in memory and not
728     registers.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in conjunction
729     with other attributes that affect argument storage, like ``inreg``,
730     ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack space is
731     considered to be clobbered by any call that uses it, so any
732     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
733
734     Allocas passed with ``inalloca`` to a call must be in the opposite
735     order of the parameter list, meaning that the rightmost argument
736     must be allocated first.  If a call has inalloca arguments, no other
737     allocas can occur between the first alloca used by the call and the
738     call site, unless they are are cleared by calls to
739     :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`.  Violating these rules
740     results in undefined behavior at runtime.
741
742     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
743     attribute.
744
745 ``sret``
746     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
747     structure that is the return value of the function in the source
748     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
749     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
750     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
751     the first parameter. This is not a valid attribute for return
752     values.
753 ``noalias``
754     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
755     the argument or return value do not alias pointer values which are
756     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
757     call to the parent function, dependencies between memory references
758     from before or after the call and from those during the call are
759     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
760     value used in that call. The caller shares the responsibility with
761     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
762     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
763     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
764
765     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
766     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
767     though it is slightly weaker.
768
769     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
770     while LLVM's ``noalias`` is.
771 ``nocapture``
772     This indicates that the callee does not make any copies of the
773     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
774     attribute for return values.
775
776 .. _nest:
777
778 ``nest``
779     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
780     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
781     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
782
783 ``returned``
784     This indicates that the function always returns the argument as its return
785     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
786     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
787     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
788     the callee. The parameter and the function return type must be valid
789     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
790     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
791
792 .. _gc:
793
794 Garbage Collector Names
795 -----------------------
796
797 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
798 string:
799
800 .. code-block:: llvm
801
802     define void @f() gc "name" { ... }
803
804 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
805 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
806 support the named garbage collection algorithm.
807
808 .. _prefixdata:
809
810 Prefix Data
811 -----------
812
813 Prefix data is data associated with a function which the code generator
814 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
815 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
816 specific functions and make it available through the function pointer while
817 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
818 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
819 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
820 of the prefix data.
821
822 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
823 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
824 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
825 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
826 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
827 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
828 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
829 makes the format of the prefix data highly target dependent.
830
831 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
832 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
833 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
834 of the prefix data.
835
836 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
837 which encodes the ``nop`` instruction:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841     define void @f() prefix i8 144 { ... }
842
843 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
844 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
845 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
846
847 .. code-block:: llvm
848
849     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
850
851     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
852
853 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
854 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
855 optimizers but will not be emitted in the object file.
856
857 .. _attrgrp:
858
859 Attribute Groups
860 ----------------
861
862 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
863 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
864 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
865 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
866 group will capture the important command line flags used to build that file.
867
868 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
869 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
870 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
871 different groups are merged.
872
873 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
874 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
875
876 .. code-block:: llvm
877
878    ; Target-independent attributes:
879    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
880
881    ; Target-dependent attributes:
882    attributes #1 = { "no-sse" }
883
884    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
885    define void @f() #0 #1 { ... }
886
887 .. _fnattrs:
888
889 Function Attributes
890 -------------------
891
892 Function attributes are set to communicate additional information about
893 a function. Function attributes are considered to be part of the
894 function, not of the function type, so functions with different function
895 attributes can have the same function type.
896
897 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
898 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
899 example:
900
901 .. code-block:: llvm
902
903     define void @f() noinline { ... }
904     define void @f() alwaysinline { ... }
905     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
906     define void @f() optsize { ... }
907
908 ``alignstack(<n>)``
909     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
910     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
911     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
912     parentheses.
913 ``alwaysinline``
914     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
915     this function into callers whenever possible, ignoring any active
916     inlining size threshold for this caller.
917 ``builtin``
918     This indicates that the callee function at a call site should be
919     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
920     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
921     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
922     attribute.
923 ``cold``
924     This attribute indicates that this function is rarely called. When
925     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
926     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
927     weight.
928 ``inlinehint``
929     This attribute indicates that the source code contained a hint that
930     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
931     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
932     inliner.
933 ``minsize``
934     This attribute suggests that optimization passes and code generator
935     passes make choices that keep the code size of this function as small
936     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
937     performance in order to minimize the size of the generated code.
938 ``naked``
939     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
940     function. This can have very system-specific consequences.
941 ``nobuiltin``
942     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
943     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
944     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
945     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
946     and on function declarations and definitions.
947 ``noduplicate``
948     This attribute indicates that calls to the function cannot be
949     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
950     within its parent function, but may not be duplicated within
951     its parent function.
952
953     A function containing a ``noduplicate`` call may still
954     be an inlining candidate, provided that the call is not
955     duplicated by inlining. That implies that the function has
956     internal linkage and only has one call site, so the original
957     call is dead after inlining.
958 ``noimplicitfloat``
959     This attributes disables implicit floating point instructions.
960 ``noinline``
961     This attribute indicates that the inliner should never inline this
962     function in any situation. This attribute may not be used together
963     with the ``alwaysinline`` attribute.
964 ``nonlazybind``
965     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
966     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
967     startup time if the function is not called during program startup.
968 ``noredzone``
969     This attribute indicates that the code generator should not use a
970     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
971 ``noreturn``
972     This function attribute indicates that the function never returns
973     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
974     function ever does dynamically return.
975 ``nounwind``
976     This function attribute indicates that the function never returns
977     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
978     unwind, its runtime behavior is undefined.
979 ``optnone``
980     This function attribute indicates that the function is not optimized
981     by any optimization or code generator passes with the
982     exception of interprocedural optimization passes.
983     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
984     attribute; this attribute is also incompatible
985     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
986
987     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
988     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
989     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
990     candidates for inlining into the body of this function.
991 ``optsize``
992     This attribute suggests that optimization passes and code generator
993     passes make choices that keep the code size of this function low,
994     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
995     long as they do not significantly impact runtime performance.
996 ``readnone``
997     On a function, this attribute indicates that the function computes its
998     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
999     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1000     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1001     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1002     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1003     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1004     the ``C++`` exception throwing methods.
1005
1006     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1007     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1008     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1009 ``readonly``
1010     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1011     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1012     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1013     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1014     state that may be set in the caller. A readonly function always
1015     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1016     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1017     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1018     methods.
1019
1020     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1021     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1022     the pointer points to.
1023 ``returns_twice``
1024     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1025     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1026     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1027     functions.
1028 ``sanitize_address``
1029     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1030     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1031 ``sanitize_memory``
1032     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1033     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1034 ``sanitize_thread``
1035     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1036     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1037 ``ssp``
1038     This attribute indicates that the function should emit a stack
1039     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1040     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1041     return from the function to see if it has been overwritten. A
1042     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1043     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1044
1045     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1046     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1047     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1048       ``ssp-buffer-size``.
1049
1050     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1051     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1052     function will have an ``ssp`` attribute.
1053 ``sspreq``
1054     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1055     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1056     attribute.
1057
1058     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1059     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1060     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1061     an ``sspreq`` attribute.
1062 ``sspstrong``
1063     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1064     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1065     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1066     will enable protectors for functions with:
1067
1068     - Arrays of any size and type
1069     - Aggregates containing an array of any size and type.
1070     - Calls to alloca().
1071     - Local variables that have had their address taken.
1072
1073     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1074
1075     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1076     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1077     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1078 ``uwtable``
1079     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1080     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1081     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1082     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1083     units.
1084
1085 .. _moduleasm:
1086
1087 Module-Level Inline Assembly
1088 ----------------------------
1089
1090 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1091 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1092 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1093 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1094
1095 .. code-block:: llvm
1096
1097     module asm "inline asm code goes here"
1098     module asm "more can go here"
1099
1100 The strings can contain any character by escaping non-printable
1101 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1102 two digit hex code for the number.
1103
1104 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1105 assembly code is generated.
1106
1107 .. _langref_datalayout:
1108
1109 Data Layout
1110 -----------
1111
1112 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1113 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1114 simply:
1115
1116 .. code-block:: llvm
1117
1118     target datalayout = "layout specification"
1119
1120 The *layout specification* consists of a list of specifications
1121 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1122 with a letter and may include other information after the letter to
1123 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1124 as follows:
1125
1126 ``E``
1127     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1128     the bits with the most significance have the lowest address
1129     location.
1130 ``e``
1131     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1132     is, the bits with the least significance have the lowest address
1133     location.
1134 ``S<size>``
1135     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1136     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1137     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1138     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1139     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1140     alignment promotions.
1141 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1142     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1143     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1144     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1145     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1146     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1147     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1148 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1149     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1150     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1151 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1152     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1153     ``<size>``.
1154 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1155     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1156     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1157     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1158     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1159     targets.
1160 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1161     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1162     ``<size>``.
1163 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1164     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1165     ``<size>``.
1166 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1167     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1168     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1169     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1170     this set are considered to support most general arithmetic operations
1171     efficiently.
1172
1173 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1174 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1175 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1176 specifications are given in this list:
1177
1178 -  ``E`` - big endian
1179 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1180 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1181    same as the default address space.
1182 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1183 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1184 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1185 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1186 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1187 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1188    alignment of 64-bits
1189 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1190 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1191 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1192 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1193 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1194 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1195 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1196
1197 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1198 following rules:
1199
1200 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1201    that specification is used.
1202 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1203    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1204    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1205    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1206    given the default specifications above, the i7 type will use the
1207    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1208    alignment of i64 (largest specified).
1209 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1210    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1211    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1212    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1213
1214 The function of the data layout string may not be what you expect.
1215 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1216 the code generator should use.
1217
1218 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1219 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1220 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1221 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1222 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1223 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1224 that require precise layout information, but this also prevents those
1225 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1226
1227 .. _langref_triple:
1228
1229 Target Triple
1230 -------------
1231
1232 A module may specify a target triple string that describes the target
1233 host. The syntax for the target triple is simply:
1234
1235 .. code-block:: llvm
1236
1237     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1238
1239 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1240 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1241
1242 ::
1243
1244     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1245     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1246
1247 This information is passed along to the backend so that it generates
1248 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1249 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1250
1251 .. _pointeraliasing:
1252
1253 Pointer Aliasing Rules
1254 ----------------------
1255
1256 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1257 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1258 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1259 to the following rules:
1260
1261 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1262    value it is *based* on.
1263 -  An address of a global variable is associated with the address range
1264    of the variable's storage.
1265 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1266    address range of the allocated storage.
1267 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1268    address.
1269 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1270    a function not defined within LLVM may be associated with address
1271    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1272    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1273    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1274
1275 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1276 following rules:
1277
1278 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1279    on the first operand of the ``getelementptr``.
1280 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1281    ``bitcast``.
1282 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1283    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1284    the pointer's value.
1285 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1286
1287 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1288 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1289
1290 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1291 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1292 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1293 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1294 alignment of the store.
1295
1296 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1297 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1298 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1299 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1300 alias analysis.
1301
1302 .. _volatile:
1303
1304 Volatile Memory Accesses
1305 ------------------------
1306
1307 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1308 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1309 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1310 volatile operations or change their order of execution relative to other
1311 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1312 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1313 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1314
1315 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1316 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1317 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1318 target-legal volatile load/store instructions.
1319
1320 .. admonition:: Rationale
1321
1322  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1323  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1324  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1325  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1326  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1327  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1328  do not violate the frontend's contract with the language.
1329
1330 .. _memmodel:
1331
1332 Memory Model for Concurrent Operations
1333 --------------------------------------
1334
1335 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1336 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1337 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1338 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1339
1340 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1341
1342 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1343 that
1344
1345 -  Is a superset of single-thread program order, and
1346 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1347    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1348    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1349    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1350    Constraints <ordering>`).
1351
1352 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1353 between a thread and signals executing inside that thread.
1354
1355 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1356 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1357 (defined) write operations (store instructions, atomic
1358 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1359 section, initialized globals are considered to have a write of the
1360 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1361 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1362 may see any write to the same byte, except:
1363
1364 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1365    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1366    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1367 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1368    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1369
1370 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1371
1372 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1373    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1374    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1375    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1376    synchronization.)
1377 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1378    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1379 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1380    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1381 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1382    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1383    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1384    constraints on how the choice is made.
1385 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1386
1387 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1388 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1389 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1390 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1391 than one instruction to read the series of bytes.
1392
1393 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1394 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1395 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1396 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1397 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1398 from an address, introducing a store can change a load that may see
1399 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1400
1401 .. _ordering:
1402
1403 Atomic Memory Ordering Constraints
1404 ----------------------------------
1405
1406 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1407 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1408 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1409 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1410 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1411 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1412 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1413 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1414 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1415 differently since they don't take an address. See that instruction's
1416 documentation for details.
1417
1418 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1419 :doc:`Atomics`.
1420
1421 ``unordered``
1422     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1423     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1424     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1425     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1426     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1427     to make them atomic in any interesting way.
1428 ``monotonic``
1429     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1430     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1431     address. All modification orders must be compatible with the
1432     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1433     orders can be combined to a global total order for the whole program
1434     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1435     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1436     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1437     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1438     happens before another atomic read of the same address, the later
1439     read must see the same value or a later value in the address's
1440     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1441     stronger) operations on the same address. If an address is written
1442     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1443     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1444     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1445     ``memory_order_relaxed``.
1446 ``acquire``
1447     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1448     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1449     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1450 ``release``
1451     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1452     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1453     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1454     complete description; see the C++0x definition of a release
1455     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1456     ``memory_order_release``.
1457 ``acq_rel`` (acquire+release)
1458     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1459     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1460 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1461     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1462     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1463     writes), there is a global total order on all
1464     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1465     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1466     modification orders of all the affected addresses. Each
1467     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1468     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1469     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1470
1471 .. _singlethread:
1472
1473 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1474 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1475 other operations running in the same thread (for example, in signal
1476 handlers).
1477
1478 .. _fastmath:
1479
1480 Fast-Math Flags
1481 ---------------
1482
1483 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1484 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1485 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1486 otherwise unsafe floating point operations
1487
1488 ``nnan``
1489    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1490    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1491    NaNs, but the value of the result is undefined.
1492
1493 ``ninf``
1494    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1495    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1496    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1497
1498 ``nsz``
1499    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1500    argument or result as insignificant.
1501
1502 ``arcp``
1503    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1504    argument rather than perform division.
1505
1506 ``fast``
1507    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1508    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1509    flag implies all the others.
1510
1511 .. _typesystem:
1512
1513 Type System
1514 ===========
1515
1516 The LLVM type system is one of the most important features of the
1517 intermediate representation. Being typed enables a number of
1518 optimizations to be performed on the intermediate representation
1519 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1520 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1521 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1522 not feasible to perform on normal three address code representations.
1523
1524 .. _t_void:
1525
1526 Void Type
1527 ---------
1528
1529 :Overview:
1530
1531
1532 The void type does not represent any value and has no size.
1533
1534 :Syntax:
1535
1536
1537 ::
1538
1539       void
1540
1541
1542 .. _t_function:
1543
1544 Function Type
1545 -------------
1546
1547 :Overview:
1548
1549
1550 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1551 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1552 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1553 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1554
1555 :Syntax:
1556
1557 ::
1558
1559       <returntype> (<parameter list>)
1560
1561 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1562 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1563 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1564 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1565 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1566 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1567
1568 :Examples:
1569
1570 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1571 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1572 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1573 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1574 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1575 | ``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. |
1576 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1577 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1578 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1579
1580 .. _t_firstclass:
1581
1582 First Class Types
1583 -----------------
1584
1585 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1586 Values of these types are the only ones which can be produced by
1587 instructions.
1588
1589 .. _t_single_value:
1590
1591 Single Value Types
1592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1593
1594 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1595
1596 .. _t_integer:
1597
1598 Integer Type
1599 """"""""""""
1600
1601 :Overview:
1602
1603 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1604 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1605 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1606
1607 :Syntax:
1608
1609 ::
1610
1611       iN
1612
1613 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1614 value.
1615
1616 Examples:
1617 *********
1618
1619 +----------------+------------------------------------------------+
1620 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1621 +----------------+------------------------------------------------+
1622 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1623 +----------------+------------------------------------------------+
1624 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1625 +----------------+------------------------------------------------+
1626
1627 .. _t_floating:
1628
1629 Floating Point Types
1630 """"""""""""""""""""
1631
1632 .. list-table::
1633    :header-rows: 1
1634
1635    * - Type
1636      - Description
1637
1638    * - ``half``
1639      - 16-bit floating point value
1640
1641    * - ``float``
1642      - 32-bit floating point value
1643
1644    * - ``double``
1645      - 64-bit floating point value
1646
1647    * - ``fp128``
1648      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1649
1650    * - ``x86_fp80``
1651      -  80-bit floating point value (X87)
1652
1653    * - ``ppc_fp128``
1654      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1655
1656 .. _t_x86mmx:
1657
1658 X86mmx Type
1659 """""""""""
1660
1661 :Overview:
1662
1663 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1664 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1665 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1666 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1667 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1668 of this type.
1669
1670 :Syntax:
1671
1672 ::
1673
1674       x86mmx
1675
1676
1677 .. _t_pointer:
1678
1679 Pointer Type
1680 """"""""""""
1681
1682 :Overview:
1683
1684 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1685 commonly used to reference objects in memory.
1686
1687 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1688 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1689 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1690 are target-specific.
1691
1692 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1693 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1694
1695 :Syntax:
1696
1697 ::
1698
1699       <type> *
1700
1701 :Examples:
1702
1703 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1704 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1705 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1706 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1707 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1708 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1709 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1710
1711 .. _t_vector:
1712
1713 Vector Type
1714 """""""""""
1715
1716 :Overview:
1717
1718 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1719 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1720 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1721 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1722 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1723
1724 :Syntax:
1725
1726 ::
1727
1728       < <# elements> x <elementtype> >
1729
1730 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1731 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1732 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1733
1734 :Examples:
1735
1736 +-------------------+--------------------------------------------------+
1737 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1738 +-------------------+--------------------------------------------------+
1739 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1740 +-------------------+--------------------------------------------------+
1741 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1742 +-------------------+--------------------------------------------------+
1743 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1744 +-------------------+--------------------------------------------------+
1745
1746 .. _t_label:
1747
1748 Label Type
1749 ^^^^^^^^^^
1750
1751 :Overview:
1752
1753 The label type represents code labels.
1754
1755 :Syntax:
1756
1757 ::
1758
1759       label
1760
1761 .. _t_metadata:
1762
1763 Metadata Type
1764 ^^^^^^^^^^^^^
1765
1766 :Overview:
1767
1768 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1769 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1770
1771 :Syntax:
1772
1773 ::
1774
1775       metadata
1776
1777 .. _t_aggregate:
1778
1779 Aggregate Types
1780 ^^^^^^^^^^^^^^^
1781
1782 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1783 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1784 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1785 aggregate types.
1786
1787 .. _t_array:
1788
1789 Array Type
1790 """"""""""
1791
1792 :Overview:
1793
1794 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1795 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1796 elements) and an underlying data type.
1797
1798 :Syntax:
1799
1800 ::
1801
1802       [<# elements> x <elementtype>]
1803
1804 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1805 be any type with a size.
1806
1807 :Examples:
1808
1809 +------------------+--------------------------------------+
1810 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1811 +------------------+--------------------------------------+
1812 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1813 +------------------+--------------------------------------+
1814 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1815 +------------------+--------------------------------------+
1816
1817 Here are some examples of multidimensional arrays:
1818
1819 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1820 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1821 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1822 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1823 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1824 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1825 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1826
1827 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1828 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1829 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1830 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1831 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1832 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1833 example.
1834
1835 .. _t_struct:
1836
1837 Structure Type
1838 """"""""""""""
1839
1840 :Overview:
1841
1842 The structure type is used to represent a collection of data members
1843 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1844 a size.
1845
1846 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1847 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1848 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1849 '``insertvalue``' instructions.
1850
1851 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1852 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1853 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1854 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1855 required to match what the underlying code generator expects.
1856
1857 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1858 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1859 identified types are always defined at the top level with a name.
1860 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1861 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1862 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1863
1864 :Syntax:
1865
1866 ::
1867
1868       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1869       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1870
1871 :Examples:
1872
1873 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1874 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1875 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1876 | ``{ 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``.  |
1877 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1878 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1879 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1880
1881 .. _t_opaque:
1882
1883 Opaque Structure Types
1884 """"""""""""""""""""""
1885
1886 :Overview:
1887
1888 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1889 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1890 notion of a forward declared structure.
1891
1892 :Syntax:
1893
1894 ::
1895
1896       %X = type opaque
1897       %52 = type opaque
1898
1899 :Examples:
1900
1901 +--------------+-------------------+
1902 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1903 +--------------+-------------------+
1904
1905 Constants
1906 =========
1907
1908 LLVM has several different basic types of constants. This section
1909 describes them all and their syntax.
1910
1911 Simple Constants
1912 ----------------
1913
1914 **Boolean constants**
1915     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1916     of the ``i1`` type.
1917 **Integer constants**
1918     Standard integers (such as '4') are constants of the
1919     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1920     integer types.
1921 **Floating point constants**
1922     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1923     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1924     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1925     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1926     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1927     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1928     point <t_floating>` type.
1929 **Null pointer constants**
1930     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1931     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1932
1933 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1934 floating point constants. For example, the form
1935 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1936 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1937 constants are required (and the only time that they are generated by the
1938 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1939 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1940 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1941 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1942 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1943
1944 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1945 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1946 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1947 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1948 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1949 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1950 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1951 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1952 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1953 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1954 will only work if they match the long double format on your target.
1955 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1956 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1957 (sign bit at the left).
1958
1959 There are no constants of type x86mmx.
1960
1961 .. _complexconstants:
1962
1963 Complex Constants
1964 -----------------
1965
1966 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1967 constants and smaller complex constants.
1968
1969 **Structure constants**
1970     Structure constants are represented with notation similar to
1971     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1972     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1973     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1974     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1975     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1976     must match those specified by the type.
1977 **Array constants**
1978     Array constants are represented with notation similar to array type
1979     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1980     square brackets (``[]``)). For example:
1981     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1982     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1983     match those specified by the type.
1984 **Vector constants**
1985     Vector constants are represented with notation similar to vector
1986     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1987     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1988     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1989     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1990     elements must match those specified by the type.
1991 **Zero initialization**
1992     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1993     value to zero of *any* type, including scalar and
1994     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1995     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1996     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1997 **Metadata node**
1998     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1999     type <t_metadata>`. For example:
2000     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2001     constants that are meant to be interpreted as part of the
2002     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2003     information such as debug info.
2004
2005 Global Variable and Function Addresses
2006 --------------------------------------
2007
2008 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2009 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2010 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2011 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2012 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2013 file:
2014
2015 .. code-block:: llvm
2016
2017     @X = global i32 17
2018     @Y = global i32 42
2019     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2020
2021 .. _undefvalues:
2022
2023 Undefined Values
2024 ----------------
2025
2026 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2027 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2028 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2029 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2030
2031 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2032 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2033 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2034 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2035
2036 .. code-block:: llvm
2037
2038       %A = add %X, undef
2039       %B = sub %X, undef
2040       %C = xor %X, undef
2041     Safe:
2042       %A = undef
2043       %B = undef
2044       %C = undef
2045
2046 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2047 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2048
2049 .. code-block:: llvm
2050
2051       %A = or %X, undef
2052       %B = and %X, undef
2053     Safe:
2054       %A = -1
2055       %B = 0
2056     Unsafe:
2057       %A = undef
2058       %B = undef
2059
2060 These logical operations have bits that are not always affected by the
2061 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2062 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2063 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2064 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2065 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2066 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2067 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2068 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2069
2070 .. code-block:: llvm
2071
2072       %A = select undef, %X, %Y
2073       %B = select undef, 42, %Y
2074       %C = select %X, %Y, undef
2075     Safe:
2076       %A = %X     (or %Y)
2077       %B = 42     (or %Y)
2078       %C = %Y
2079     Unsafe:
2080       %A = undef
2081       %B = undef
2082       %C = undef
2083
2084 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2085 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2086 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2087 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2088 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2089 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2090 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2091
2092 .. code-block:: llvm
2093
2094       %A = xor undef, undef
2095
2096       %B = undef
2097       %C = xor %B, %B
2098
2099       %D = undef
2100       %E = icmp lt %D, 4
2101       %F = icmp gte %D, 4
2102
2103     Safe:
2104       %A = undef
2105       %B = undef
2106       %C = undef
2107       %D = undef
2108       %E = undef
2109       %F = undef
2110
2111 This example points out that two '``undef``' operands are not
2112 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2113 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2114 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2115 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2116 its value over its "live range". This is true because the variable
2117 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2118 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2119 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2120 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2121 uses with" concept would not hold.
2122
2123 .. code-block:: llvm
2124
2125       %A = fdiv undef, %X
2126       %B = fdiv %X, undef
2127     Safe:
2128       %A = undef
2129     b: unreachable
2130
2131 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2132 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2133 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2134 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2135 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2136 However, in the second example, we can make a more aggressive
2137 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2138 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2139 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2140 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2141 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2142 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2143
2144 .. code-block:: llvm
2145
2146     a:  store undef -> %X
2147     b:  store %X -> undef
2148     Safe:
2149     a: <deleted>
2150     b: unreachable
2151
2152 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2153 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2154 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2155 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2156 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2157
2158 .. _poisonvalues:
2159
2160 Poison Values
2161 -------------
2162
2163 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2164 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2165 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2166 which results in undefined behavior.
2167
2168 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2169 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2170 the ``nsw`` flag.
2171
2172 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2173
2174 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2175 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2176    their dynamic predecessor basic block.
2177 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2178    in the dynamic callers of their functions.
2179 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2180    instructions that dynamically transfer control back to them.
2181 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2182    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2183    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2184 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2185    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2186    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2187    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2188 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2189    most recent preceding instruction with externally visible side
2190    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2191    operations <volatile>`.)
2192 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2193    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2194    multiple successors and the instruction is always executed when
2195    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2196    when control is transferred to another.
2197 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2198    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2199    be different if the terminator had transferred control to a different
2200    successor.
2201 -  Dependence is transitive.
2202
2203 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2204 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2205 on a poison value has undefined behavior.
2206
2207 Here are some examples:
2208
2209 .. code-block:: llvm
2210
2211     entry:
2212       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2213       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2214       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2215       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2216
2217       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2218       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2219
2220       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2221
2222       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2223       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2224       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2225       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2226
2227       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2228       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2229
2230     true:
2231       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2232                                            ; it has undefined behavior.
2233       br label %end
2234
2235     end:
2236       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2237                                            ; Both edges into this PHI are
2238                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2239                                            ; always results in a poison value.
2240
2241       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2242                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2243                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2244
2245       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2246                                            ; The same branch again, but this time the
2247                                            ; true block doesn't have side effects.
2248
2249     second_true:
2250       ; No side effects!
2251       ret void
2252
2253     second_end:
2254       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2255                                            ; on the store in %end. Also, it is
2256                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2257                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2258                                            ; behavior in this example).
2259
2260 .. _blockaddress:
2261
2262 Addresses of Basic Blocks
2263 -------------------------
2264
2265 ``blockaddress(@function, %block)``
2266
2267 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2268 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2269 Taking the address of the entry block is illegal.
2270
2271 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2272 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2273 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2274 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2275 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2276 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2277 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2278 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2279 instruction.
2280
2281 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2282 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2283
2284 .. _constantexprs:
2285
2286 Constant Expressions
2287 --------------------
2288
2289 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2290 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2291 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2292 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2293 The following is the syntax for constant expressions:
2294
2295 ``trunc (CST to TYPE)``
2296     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2297     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2298 ``zext (CST to TYPE)``
2299     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2300     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2301 ``sext (CST to TYPE)``
2302     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2303     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2304 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2305     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2306     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2307     must be floating point.
2308 ``fpext (CST to TYPE)``
2309     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2310     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2311     floating point.
2312 ``fptoui (CST to TYPE)``
2313     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2314     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2315     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2316     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2317     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2318 ``fptosi (CST to TYPE)``
2319     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2320     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2321     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2322     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2323     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2324 ``uitofp (CST to TYPE)``
2325     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2326     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2327     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2328     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2329     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2330 ``sitofp (CST to TYPE)``
2331     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2332     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2333     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2334     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2335     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2336 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2337     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2338     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2339     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2340     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2341 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2342     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2343     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2344     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2345     This one is *really* dangerous!
2346 ``bitcast (CST to TYPE)``
2347     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2348     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2349     instruction <i_bitcast>`.
2350 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2351     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2352     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2353     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2354 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2355     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2356     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2357     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2358     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2359 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2360     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2361 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2362     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2363 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2364     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2365 ``extractelement (VAL, IDX)``
2366     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2367     constants.
2368 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2369     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2370     constants.
2371 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2372     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2373     constants.
2374 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2375     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2376     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2377     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2378     least one index value must be specified.
2379 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2380     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2381     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2382     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2383     value must be specified.
2384 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2385     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2386     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2387     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2388     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2389     operations on floating point values are allowed).
2390
2391 Other Values
2392 ============
2393
2394 .. _inlineasmexprs:
2395
2396 Inline Assembler Expressions
2397 ----------------------------
2398
2399 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2400 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2401 value represents the inline assembler as a string (containing the
2402 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2403 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2404 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2405 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2406 assembler expression is:
2407
2408 .. code-block:: llvm
2409
2410     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2411
2412 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2413 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2414 Thus, typically we have:
2415
2416 .. code-block:: llvm
2417
2418     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2419
2420 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2421 marked as having side effects. This is done through the use of the
2422 '``sideeffect``' keyword, like so:
2423
2424 .. code-block:: llvm
2425
2426     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2427
2428 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2429 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2430 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2431 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2432 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2433 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2434
2435 .. code-block:: llvm
2436
2437     call void asm alignstack "eieio", ""()
2438
2439 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2440 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2441 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2442 the only supported dialects. An example is:
2443
2444 .. code-block:: llvm
2445
2446     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2447
2448 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2449 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2450 keyword last.
2451
2452 Inline Asm Metadata
2453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2454
2455 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2456 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2457 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2458 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2459 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2460 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2461 it. For example:
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2466     ...
2467     !42 = !{ i32 1234567 }
2468
2469 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2470 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2471 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2472 occurs on.
2473
2474 .. _metadata:
2475
2476 Metadata Nodes and Metadata Strings
2477 -----------------------------------
2478
2479 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2480 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2481 code generator. One example application of metadata is source-level
2482 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2483 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2484 preceding exclamation point ('``!``').
2485
2486 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2487 contain any character by escaping non-printable characters with
2488 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2489 "``!"test\00"``".
2490
2491 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2492 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2493 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2494 their operand. For example:
2495
2496 .. code-block:: llvm
2497
2498     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2499
2500 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2501 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2502 example:
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506     !foo =  metadata !{!4, !3}
2507
2508 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2509 function is using two metadata arguments:
2510
2511 .. code-block:: llvm
2512
2513     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2514
2515 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2516 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2517
2518 .. code-block:: llvm
2519
2520     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2521
2522 More information about specific metadata nodes recognized by the
2523 optimizers and code generator is found below.
2524
2525 '``tbaa``' Metadata
2526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2527
2528 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2529 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2530 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2531 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2532 custom alias analysis behavior for other languages.
2533
2534 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2535 to three fields, e.g.:
2536
2537 .. code-block:: llvm
2538
2539     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2540     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2541     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2542     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2543
2544 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2545 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2546 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2547 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2548 common names.
2549
2550 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2551 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2552 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2553 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2554 from multiple front-ends is handled conservatively.
2555
2556 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2557 indicates that the type is "constant" (meaning
2558 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2559 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2560
2561 '``tbaa.struct``' Metadata
2562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2563
2564 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2565 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2566 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2567 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2568 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2569 of the aggregate.
2570
2571 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2572 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2573
2574 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2575 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2576 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2577 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2578 its tbaa tag. e.g.:
2579
2580 .. code-block:: llvm
2581
2582     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2583
2584 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2585 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2586 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2587
2588 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2589 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2590 does not carry useful data and need not be preserved.
2591
2592 '``fpmath``' Metadata
2593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2594
2595 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2596 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2597 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2598 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2599 it. ULP is defined as follows:
2600
2601     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2602     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2603     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2604     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2605     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2606
2607 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2608 number representing the maximum relative error, for example:
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2613
2614 '``range``' Metadata
2615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2616
2617 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2618 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2619 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2620 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2621 pair has the following properties:
2622
2623 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2624 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2625 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2626 -  The range is allowed to wrap.
2627 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2628    ``a!=b``.
2629
2630 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2631 they must be non-contiguous.
2632
2633 Examples:
2634
2635 .. code-block:: llvm
2636
2637       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2638       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2639       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2640       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2641     ...
2642     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2643     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2644     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2645     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2646
2647 '``llvm.loop``'
2648 ^^^^^^^^^^^^^^^
2649
2650 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2651 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2652 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2653 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2654 specified with the name ``llvm.loop``.
2655
2656 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2657 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2658 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2659 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2660 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2661 constructs:
2662
2663 .. code-block:: llvm
2664
2665     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2666     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2667
2668 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2669 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2670 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2671 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2672
2673 .. code-block:: llvm
2674
2675       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2676     ...
2677     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2678     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2679
2680 '``llvm.mem``'
2681 ^^^^^^^^^^^^^^^
2682
2683 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2684 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2685
2686 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2688
2689 For a loop to be parallel, in addition to using
2690 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2691 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2692 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2693 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2694 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2695 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2696 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2697 body.
2698
2699 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2700 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2701 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2702
2703 .. code-block:: llvm
2704
2705    for.body:
2706      ...
2707      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2708      ...
2709      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2710      ...
2711      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2712
2713    for.end:
2714    ...
2715    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2716
2717 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2718 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2719 the loop identifier metadata node directly:
2720
2721 .. code-block:: llvm
2722
2723    outer.for.body:
2724    ...
2725
2726    inner.for.body:
2727      ...
2728      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2729      ...
2730      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2731      ...
2732      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2733
2734    inner.for.end:
2735      ...
2736      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2737      ...
2738      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2739      ...
2740      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2741
2742    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2743    ...
2744    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2745    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2746    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2747
2748 '``llvm.vectorizer``'
2749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2750
2751 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2752 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2753
2754 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2755 loop identification metadata.
2756
2757 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2759
2760 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2761 loop exactly ``N`` times.
2762
2763 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2764 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2765
2766 .. code-block:: llvm
2767
2768    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2769
2770 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2771 loop.
2772
2773 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2774 determined automatically.
2775
2776 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2778
2779 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2780 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2781 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2782 it believes it is valid to do so.
2783
2784 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2785 operand is an integer specifying the width. For example:
2786
2787 .. code-block:: llvm
2788
2789    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2790
2791 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2792 loop.
2793
2794 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2795 automatically.
2796
2797 Module Flags Metadata
2798 =====================
2799
2800 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2801 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2802 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2803 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2804 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2805 look it up.
2806
2807 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2808 Each triplet has the following form:
2809
2810 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2811    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2812    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2813    described below.
2814 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2815    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2816    including entries with the **Require** behavior).
2817 -  The third element is the value of the flag.
2818
2819 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2820 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2821 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2822 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2823 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2824 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2825
2826 The following behaviors are supported:
2827
2828 .. list-table::
2829    :header-rows: 1
2830    :widths: 10 90
2831
2832    * - Value
2833      - Behavior
2834
2835    * - 1
2836      - **Error**
2837            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2838            is that of the operands.
2839
2840    * - 2
2841      - **Warning**
2842            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2843            operand for the flag from the first module being linked.
2844
2845    * - 3
2846      - **Require**
2847            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2848            specified value after linking is performed. The value must be a
2849            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2850            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2851            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2852            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2853            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2854
2855    * - 4
2856      - **Override**
2857            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2858            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2859            differ, an error will be emitted.
2860
2861    * - 5
2862      - **Append**
2863            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2864
2865    * - 6
2866      - **AppendUnique**
2867            Appends the two values, which are required to be metadata
2868            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2869            during the append operation.
2870
2871 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2872 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2873 value) or **Override**.
2874
2875 An example of module flags:
2876
2877 .. code-block:: llvm
2878
2879     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2880     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2881     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2882     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2883       metadata !{
2884         metadata !"foo", i32 1
2885       }
2886     }
2887     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2888
2889 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2890    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2891    values are not equal.
2892
2893 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2894    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2895    '37'.
2896
2897 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2898    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2899    warning if their values are not equal.
2900
2901 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2902
2903    ::
2904
2905        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2906
2907    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2908    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2909    performed.
2910
2911 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2912 ----------------------------------------------------
2913
2914 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2915 collection in a special section called "image info". The metadata
2916 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2917 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2918 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2919 be merged rather than appended together.
2920
2921 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2922 following key-value pairs:
2923
2924 .. list-table::
2925    :header-rows: 1
2926    :widths: 30 70
2927
2928    * - Key
2929      - Value
2930
2931    * - ``Objective-C Version``
2932      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2933
2934    * - ``Objective-C Image Info Version``
2935      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2936        always 0.
2937
2938    * - ``Objective-C Image Info Section``
2939      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2940        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2941        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2942        Objective-C ABI version 2.
2943
2944    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2945      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2946        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2947        collection supported.
2948
2949    * - ``Objective-C GC Only``
2950      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2951        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2952        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2953
2954 Some important flag interactions:
2955
2956 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2957    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2958    2, then the resulting module has the
2959    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2960 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2961    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2962
2963 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2964 --------------------------------------------
2965
2966 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2967 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2968 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2969 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2970
2971 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2972 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2973 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2974 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2975 list of metadata strings defining linker options.
2976
2977 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2978 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2979 framework::
2980
2981     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2982        metadata !{
2983           metadata !{ metadata !"-lz" },
2984           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2985     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2986
2987 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2988 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2989 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2990 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2991 assembly writer or object file emitter.
2992
2993 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2994 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2995 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2996
2997 .. _intrinsicglobalvariables:
2998
2999 Intrinsic Global Variables
3000 ==========================
3001
3002 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3003 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3004 All globals of this sort should have a section specified as
3005 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3006 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3007
3008 .. _gv_llvmused:
3009
3010 The '``llvm.used``' Global Variable
3011 -----------------------------------
3012
3013 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3014 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3015 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3016 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3017 use of it is:
3018
3019 .. code-block:: llvm
3020
3021     @X = global i8 4
3022     @Y = global i32 123
3023
3024     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3025        i8* @X,
3026        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3027     ], section "llvm.metadata"
3028
3029 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3030 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3031 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3032 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3033 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3034 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3035 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3036
3037 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3038 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3039 molesting the symbol.
3040
3041 .. _gv_llvmcompilerused:
3042
3043 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3044 --------------------------------------------
3045
3046 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3047 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3048 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3049 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3050 by ``@llvm.used``.
3051
3052 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3053 and should not be exposed to source languages.
3054
3055 .. _gv_llvmglobalctors:
3056
3057 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3058 -------------------------------------------
3059
3060 .. code-block:: llvm
3061
3062     %0 = type { i32, void ()* }
3063     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3064
3065 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3066 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3067 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3068 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3069 is not defined.
3070
3071 .. _llvmglobaldtors:
3072
3073 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3074 -------------------------------------------
3075
3076 .. code-block:: llvm
3077
3078     %0 = type { i32, void ()* }
3079     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3080
3081 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3082 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3083 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3084 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3085 defined.
3086
3087 Instruction Reference
3088 =====================
3089
3090 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3091 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3092 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3093 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3094 :ref:`other instructions <otherops>`.
3095
3096 .. _terminators:
3097
3098 Terminator Instructions
3099 -----------------------
3100
3101 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3102 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3103 block should be executed after the current block is finished. These
3104 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3105 control flow, not values (the one exception being the
3106 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3107
3108 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3109 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3110 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3111 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3112
3113 .. _i_ret:
3114
3115 '``ret``' Instruction
3116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3117
3118 Syntax:
3119 """""""
3120
3121 ::
3122
3123       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3124       ret void                 ; Return from void function
3125
3126 Overview:
3127 """""""""
3128
3129 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3130 a value) from a function back to the caller.
3131
3132 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3133 value and then causes control flow, and one that just causes control
3134 flow to occur.
3135
3136 Arguments:
3137 """"""""""
3138
3139 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3140 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3141 class <t_firstclass>`' type.
3142
3143 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3144 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3145 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3146 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3147 value.
3148
3149 Semantics:
3150 """"""""""
3151
3152 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3153 the calling function's context. If the caller is a
3154 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3155 instruction after the call. If the caller was an
3156 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3157 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3158 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3159 value.
3160
3161 Example:
3162 """"""""
3163
3164 .. code-block:: llvm
3165
3166       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3167       ret void                        ; Return from a void function
3168       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3169
3170 .. _i_br:
3171
3172 '``br``' Instruction
3173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3174
3175 Syntax:
3176 """""""
3177
3178 ::
3179
3180       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3181       br label <dest>          ; Unconditional branch
3182
3183 Overview:
3184 """""""""
3185
3186 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3187 different basic block in the current function. There are two forms of
3188 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3189 unconditional branch.
3190
3191 Arguments:
3192 """"""""""
3193
3194 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3195 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3196 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3197
3198 Semantics:
3199 """"""""""
3200
3201 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3202 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3203 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3204 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3205
3206 Example:
3207 """"""""
3208
3209 .. code-block:: llvm
3210
3211     Test:
3212       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3213       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3214     IfEqual:
3215       ret i32 1
3216     IfUnequal:
3217       ret i32 0
3218
3219 .. _i_switch:
3220
3221 '``switch``' Instruction
3222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3223
3224 Syntax:
3225 """""""
3226
3227 ::
3228
3229       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3230
3231 Overview:
3232 """""""""
3233
3234 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3235 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3236 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3237 destinations.
3238
3239 Arguments:
3240 """"""""""
3241
3242 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3243 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3244 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3245 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3246
3247 Semantics:
3248 """"""""""
3249
3250 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3251 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3252 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3253 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3254 to the default destination.
3255
3256 Implementation:
3257 """""""""""""""
3258
3259 Depending on properties of the target machine and the particular
3260 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3261 different ways. For example, it could be generated as a series of
3262 chained conditional branches or with a lookup table.
3263
3264 Example:
3265 """"""""
3266
3267 .. code-block:: llvm
3268
3269      ; Emulate a conditional br instruction
3270      %Val = zext i1 %value to i32
3271      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3272
3273      ; Emulate an unconditional br instruction
3274      switch i32 0, label %dest [ ]
3275
3276      ; Implement a jump table:
3277      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3278                                          i32 1, label %onone
3279                                          i32 2, label %ontwo ]
3280
3281 .. _i_indirectbr:
3282
3283 '``indirectbr``' Instruction
3284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3285
3286 Syntax:
3287 """""""
3288
3289 ::
3290
3291       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3292
3293 Overview:
3294 """""""""
3295
3296 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3297 label within the current function, whose address is specified by
3298 "``address``". Address must be derived from a
3299 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3300
3301 Arguments:
3302 """"""""""
3303
3304 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3305 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3306 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3307 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3308
3309 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3310 accurate understanding of the CFG.
3311
3312 Semantics:
3313 """"""""""
3314
3315 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3316 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3317 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3318 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3319
3320 Implementation:
3321 """""""""""""""
3322
3323 This is typically implemented with a jump through a register.
3324
3325 Example:
3326 """"""""
3327
3328 .. code-block:: llvm
3329
3330      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3331
3332 .. _i_invoke:
3333
3334 '``invoke``' Instruction
3335 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3336
3337 Syntax:
3338 """""""
3339
3340 ::
3341
3342       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3343                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3344
3345 Overview:
3346 """""""""
3347
3348 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3349 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3350 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3351 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3352 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3353 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3354 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3355 nearest "exception" label.
3356
3357 The '``exception``' label is a `landing
3358 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3359 '``exception``' label is required to have the
3360 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3361 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3362 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3363 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3364 instruction, so that the important information contained within the
3365 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3366
3367 Arguments:
3368 """"""""""
3369
3370 This instruction requires several arguments:
3371
3372 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3373    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3374    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3375 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3376    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3377    are valid here.
3378 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3379    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3380    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3381    branching off an arbitrary pointer to function value.
3382 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3383    function to be invoked.
3384 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3385    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3386    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3387    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3388    extra arguments can be specified.
3389 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3390    executes a '``ret``' instruction.
3391 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3392    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3393    mechanism.
3394 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3395    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3396    attributes are valid here.
3397
3398 Semantics:
3399 """"""""""
3400
3401 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3402 instruction in most regards. The primary difference is that it
3403 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3404 library to unwind the stack.
3405
3406 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3407 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3408 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3409 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3410
3411 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3412 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3413 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3414 return value is available.
3415
3416 Example:
3417 """"""""
3418
3419 .. code-block:: llvm
3420
3421       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3422                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3423       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3424                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3425
3426 .. _i_resume:
3427
3428 '``resume``' Instruction
3429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3430
3431 Syntax:
3432 """""""
3433
3434 ::
3435
3436       resume <type> <value>
3437
3438 Overview:
3439 """""""""
3440
3441 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3442 successors.
3443
3444 Arguments:
3445 """"""""""
3446
3447 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3448 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3449 function.
3450
3451 Semantics:
3452 """"""""""
3453
3454 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3455 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3456 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3457
3458 Example:
3459 """"""""
3460
3461 .. code-block:: llvm
3462
3463       resume { i8*, i32 } %exn
3464
3465 .. _i_unreachable:
3466
3467 '``unreachable``' Instruction
3468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3469
3470 Syntax:
3471 """""""
3472
3473 ::
3474
3475       unreachable
3476
3477 Overview:
3478 """""""""
3479
3480 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3481 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3482 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3483 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3484
3485 Semantics:
3486 """"""""""
3487
3488 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3489
3490 .. _binaryops:
3491
3492 Binary Operations
3493 -----------------
3494
3495 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3496 They require two operands of the same type, execute an operation on
3497 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3498 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3499 result value has the same type as its operands.
3500
3501 There are several different binary operators:
3502
3503 .. _i_add:
3504
3505 '``add``' Instruction
3506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3507
3508 Syntax:
3509 """""""
3510
3511 ::
3512
3513       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3514       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3515       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3516       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3517
3518 Overview:
3519 """""""""
3520
3521 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3522
3523 Arguments:
3524 """"""""""
3525
3526 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3527 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3528 arguments must have identical types.
3529
3530 Semantics:
3531 """"""""""
3532
3533 The value produced is the integer sum of the two operands.
3534
3535 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3536 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3537 the result.
3538
3539 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3540 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3541
3542 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3543 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3544 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3545 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3546
3547 Example:
3548 """"""""
3549
3550 .. code-block:: llvm
3551
3552       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3553
3554 .. _i_fadd:
3555
3556 '``fadd``' Instruction
3557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3558
3559 Syntax:
3560 """""""
3561
3562 ::
3563
3564       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3565
3566 Overview:
3567 """""""""
3568
3569 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3570
3571 Arguments:
3572 """"""""""
3573
3574 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3575 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3576 Both arguments must have identical types.
3577
3578 Semantics:
3579 """"""""""
3580
3581 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3582 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3583 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3584 optimizations:
3585
3586 Example:
3587 """"""""
3588
3589 .. code-block:: llvm
3590
3591       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3592
3593 '``sub``' Instruction
3594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3595
3596 Syntax:
3597 """""""
3598
3599 ::
3600
3601       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3602       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3603       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3604       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3605
3606 Overview:
3607 """""""""
3608
3609 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3610
3611 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3612 instruction present in most other intermediate representations.
3613
3614 Arguments:
3615 """"""""""
3616
3617 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3618 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3619 arguments must have identical types.
3620
3621 Semantics:
3622 """"""""""
3623
3624 The value produced is the integer difference of the two operands.
3625
3626 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3627 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3628 the result.
3629
3630 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3631 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3632
3633 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3634 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3635 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3636 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3637
3638 Example:
3639 """"""""
3640
3641 .. code-block:: llvm
3642
3643       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3644       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3645
3646 .. _i_fsub:
3647
3648 '``fsub``' Instruction
3649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3650
3651 Syntax:
3652 """""""
3653
3654 ::
3655
3656       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3657
3658 Overview:
3659 """""""""
3660
3661 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3662
3663 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3664 instruction present in most other intermediate representations.
3665
3666 Arguments:
3667 """"""""""
3668
3669 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3670 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3671 Both arguments must have identical types.
3672
3673 Semantics:
3674 """"""""""
3675
3676 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3677 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3678 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3679 unsafe floating point optimizations:
3680
3681 Example:
3682 """"""""
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3687       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3688
3689 '``mul``' Instruction
3690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3691
3692 Syntax:
3693 """""""
3694
3695 ::
3696
3697       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3698       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3699       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3700       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3701
3702 Overview:
3703 """""""""
3704
3705 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3706
3707 Arguments:
3708 """"""""""
3709
3710 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3711 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3712 arguments must have identical types.
3713
3714 Semantics:
3715 """"""""""
3716
3717 The value produced is the integer product of the two operands.
3718
3719 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3720 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3721 bit width of the result.
3722
3723 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3724 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3725 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3726 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3727 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3728 product.
3729
3730 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3731 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3732 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3733 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3734
3735 Example:
3736 """"""""
3737
3738 .. code-block:: llvm
3739
3740       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3741
3742 .. _i_fmul:
3743
3744 '``fmul``' Instruction
3745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3746
3747 Syntax:
3748 """""""
3749
3750 ::
3751
3752       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3753
3754 Overview:
3755 """""""""
3756
3757 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3758
3759 Arguments:
3760 """"""""""
3761
3762 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3763 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3764 Both arguments must have identical types.
3765
3766 Semantics:
3767 """"""""""
3768
3769 The value produced is the floating point product of the two operands.
3770 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3771 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3772 unsafe floating point optimizations:
3773
3774 Example:
3775 """"""""
3776
3777 .. code-block:: llvm
3778
3779       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3780
3781 '``udiv``' Instruction
3782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3783
3784 Syntax:
3785 """""""
3786
3787 ::
3788
3789       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3790       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3791
3792 Overview:
3793 """""""""
3794
3795 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3796
3797 Arguments:
3798 """"""""""
3799
3800 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3801 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3802 arguments must have identical types.
3803
3804 Semantics:
3805 """"""""""
3806
3807 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3808
3809 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3810 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3811
3812 Division by zero leads to undefined behavior.
3813
3814 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3815 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3816 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3817
3818 Example:
3819 """"""""
3820
3821 .. code-block:: llvm
3822
3823       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3824
3825 '``sdiv``' Instruction
3826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3827
3828 Syntax:
3829 """""""
3830
3831 ::
3832
3833       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3834       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3835
3836 Overview:
3837 """""""""
3838
3839 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3840
3841 Arguments:
3842 """"""""""
3843
3844 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3845 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3846 arguments must have identical types.
3847
3848 Semantics:
3849 """"""""""
3850
3851 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3852 rounded towards zero.
3853
3854 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3855 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3856
3857 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3858 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3859 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3860
3861 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3862 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3863
3864 Example:
3865 """"""""
3866
3867 .. code-block:: llvm
3868
3869       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3870
3871 .. _i_fdiv:
3872
3873 '``fdiv``' Instruction
3874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3875
3876 Syntax:
3877 """""""
3878
3879 ::
3880
3881       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3882
3883 Overview:
3884 """""""""
3885
3886 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3887
3888 Arguments:
3889 """"""""""
3890
3891 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3892 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3893 Both arguments must have identical types.
3894
3895 Semantics:
3896 """"""""""
3897
3898 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3899 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3900 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3901 unsafe floating point optimizations:
3902
3903 Example:
3904 """"""""
3905
3906 .. code-block:: llvm
3907
3908       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3909
3910 '``urem``' Instruction
3911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3912
3913 Syntax:
3914 """""""
3915
3916 ::
3917
3918       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3919
3920 Overview:
3921 """""""""
3922
3923 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3924 division of its two arguments.
3925
3926 Arguments:
3927 """"""""""
3928
3929 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3930 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3931 arguments must have identical types.
3932
3933 Semantics:
3934 """"""""""
3935
3936 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3937 This instruction always performs an unsigned division to get the
3938 remainder.
3939
3940 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3941 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3942
3943 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3944
3945 Example:
3946 """"""""
3947
3948 .. code-block:: llvm
3949
3950       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3951
3952 '``srem``' Instruction
3953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3954
3955 Syntax:
3956 """""""
3957
3958 ::
3959
3960       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3961
3962 Overview:
3963 """""""""
3964
3965 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3966 division of its two operands. This instruction can also take
3967 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3968 must be integers.
3969
3970 Arguments:
3971 """"""""""
3972
3973 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3974 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3975 arguments must have identical types.
3976
3977 Semantics:
3978 """"""""""
3979
3980 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3981 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3982 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3983 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3984 difference, see `The Math
3985 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3986 table of how this is implemented in various languages, please see
3987 `Wikipedia: modulo
3988 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3989
3990 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3991 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3992
3993 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3994 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3995 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3996 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3997 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3998 result of the division and the remainder.)
3999
4000 Example:
4001 """"""""
4002
4003 .. code-block:: llvm
4004
4005       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4006
4007 .. _i_frem:
4008
4009 '``frem``' Instruction
4010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4011
4012 Syntax:
4013 """""""
4014
4015 ::
4016
4017       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4018
4019 Overview:
4020 """""""""
4021
4022 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4023 its two operands.
4024
4025 Arguments:
4026 """"""""""
4027
4028 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4029 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4030 Both arguments must have identical types.
4031
4032 Semantics:
4033 """"""""""
4034
4035 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4036 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4037 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4038 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4039
4040 Example:
4041 """"""""
4042
4043 .. code-block:: llvm
4044
4045       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4046
4047 .. _bitwiseops:
4048
4049 Bitwise Binary Operations
4050 -------------------------
4051
4052 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4053 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4054 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4055 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4056 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4057
4058 '``shl``' Instruction
4059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4060
4061 Syntax:
4062 """""""
4063
4064 ::
4065
4066       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4067       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4068       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4069       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4070
4071 Overview:
4072 """""""""
4073
4074 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4075 a specified number of bits.
4076
4077 Arguments:
4078 """"""""""
4079
4080 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4081 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4082 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4083
4084 Semantics:
4085 """"""""""
4086
4087 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4088 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4089 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4090 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4091 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4092 in ``op2``.
4093
4094 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4095 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4096 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4097 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4098 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4099 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4100 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4101
4102 Example:
4103 """"""""
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4108       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4109       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4110       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4111       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4112
4113 '``lshr``' Instruction
4114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4115
4116 Syntax:
4117 """""""
4118
4119 ::
4120
4121       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4122       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4123
4124 Overview:
4125 """""""""
4126
4127 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4128 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4129
4130 Arguments:
4131 """"""""""
4132
4133 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4134 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4135 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4136
4137 Semantics:
4138 """"""""""
4139
4140 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4141 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4142 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4143 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4144 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4145 corresponding shift amount in ``op2``.
4146
4147 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4148 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4149 non-zero.
4150
4151 Example:
4152 """"""""
4153
4154 .. code-block:: llvm
4155
4156       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4157       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4158       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4159       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4160       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4161       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4162
4163 '``ashr``' Instruction
4164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4165
4166 Syntax:
4167 """""""
4168
4169 ::
4170
4171       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4172       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4173
4174 Overview:
4175 """""""""
4176
4177 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4178 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4179 extension.
4180
4181 Arguments:
4182 """"""""""
4183
4184 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4185 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4186 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4187
4188 Semantics:
4189 """"""""""
4190
4191 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4192 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4193 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4194 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4195 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4196 corresponding shift amount in ``op2``.
4197
4198 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4199 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4200 non-zero.
4201
4202 Example:
4203 """"""""
4204
4205 .. code-block:: llvm
4206
4207       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4208       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4209       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4210       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4211       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4212       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4213
4214 '``and``' Instruction
4215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4216
4217 Syntax:
4218 """""""
4219
4220 ::
4221
4222       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4223
4224 Overview:
4225 """""""""
4226
4227 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4228 operands.
4229
4230 Arguments:
4231 """"""""""
4232
4233 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4234 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4235 arguments must have identical types.
4236
4237 Semantics:
4238 """"""""""
4239
4240 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4241
4242 +-----+-----+-----+
4243 | In0 | In1 | Out |
4244 +-----+-----+-----+
4245 |   0 |   0 |   0 |
4246 +-----+-----+-----+
4247 |   0 |   1 |   0 |
4248 +-----+-----+-----+
4249 |   1 |   0 |   0 |
4250 +-----+-----+-----+
4251 |   1 |   1 |   1 |
4252 +-----+-----+-----+
4253
4254 Example:
4255 """"""""
4256
4257 .. code-block:: llvm
4258
4259       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4260       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4261       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4262
4263 '``or``' Instruction
4264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4265
4266 Syntax:
4267 """""""
4268
4269 ::
4270
4271       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4272
4273 Overview:
4274 """""""""
4275
4276 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4277 two operands.
4278
4279 Arguments:
4280 """"""""""
4281
4282 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4283 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4284 arguments must have identical types.
4285
4286 Semantics:
4287 """"""""""
4288
4289 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4290
4291 +-----+-----+-----+
4292 | In0 | In1 | Out |
4293 +-----+-----+-----+
4294 |   0 |   0 |   0 |
4295 +-----+-----+-----+
4296 |   0 |   1 |   1 |
4297 +-----+-----+-----+
4298 |   1 |   0 |   1 |
4299 +-----+-----+-----+
4300 |   1 |   1 |   1 |
4301 +-----+-----+-----+
4302
4303 Example:
4304 """"""""
4305
4306 ::
4307
4308       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4309       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4310       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4311
4312 '``xor``' Instruction
4313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4314
4315 Syntax:
4316 """""""
4317
4318 ::
4319
4320       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4321
4322 Overview:
4323 """""""""
4324
4325 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4326 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4327 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4328
4329 Arguments:
4330 """"""""""
4331
4332 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4333 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4334 arguments must have identical types.
4335
4336 Semantics:
4337 """"""""""
4338
4339 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4340
4341 +-----+-----+-----+
4342 | In0 | In1 | Out |
4343 +-----+-----+-----+
4344 |   0 |   0 |   0 |
4345 +-----+-----+-----+
4346 |   0 |   1 |   1 |
4347 +-----+-----+-----+
4348 |   1 |   0 |   1 |
4349 +-----+-----+-----+
4350 |   1 |   1 |   0 |
4351 +-----+-----+-----+
4352
4353 Example:
4354 """"""""
4355
4356 .. code-block:: llvm
4357
4358       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4359       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4360       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4361       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4362
4363 Vector Operations
4364 -----------------
4365
4366 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4367 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4368 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4369 While LLVM does directly support these vector operations, many
4370 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4371 take full advantage of a specific target.
4372
4373 .. _i_extractelement:
4374
4375 '``extractelement``' Instruction
4376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4377
4378 Syntax:
4379 """""""
4380
4381 ::
4382
4383       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4384
4385 Overview:
4386 """""""""
4387
4388 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4389 from a vector at a specified index.
4390
4391 Arguments:
4392 """"""""""
4393
4394 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4395 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4396 the position from which to extract the element. The index may be a
4397 variable.
4398
4399 Semantics:
4400 """"""""""
4401
4402 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4403 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4404 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4405
4406 Example:
4407 """"""""
4408
4409 .. code-block:: llvm
4410
4411       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4412
4413 .. _i_insertelement:
4414
4415 '``insertelement``' Instruction
4416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4417
4418 Syntax:
4419 """""""
4420
4421 ::
4422
4423       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4424
4425 Overview:
4426 """""""""
4427
4428 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4429 vector at a specified index.
4430
4431 Arguments:
4432 """"""""""
4433
4434 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4435 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4436 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4437 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4438 index may be a variable.
4439
4440 Semantics:
4441 """"""""""
4442
4443 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4444 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4445 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4446 undefined.
4447
4448 Example:
4449 """"""""
4450
4451 .. code-block:: llvm
4452
4453       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4454
4455 .. _i_shufflevector:
4456
4457 '``shufflevector``' Instruction
4458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4459
4460 Syntax:
4461 """""""
4462
4463 ::
4464
4465       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4466
4467 Overview:
4468 """""""""
4469
4470 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4471 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4472 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4473
4474 Arguments:
4475 """"""""""
4476
4477 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4478 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4479 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4480 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4481 same as the element type of the first two operands.
4482
4483 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4484 constant integer or undef values.
4485
4486 Semantics:
4487 """"""""""
4488
4489 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4490 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4491 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4492 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4493 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4494 only one vector.
4495
4496 Example:
4497 """"""""
4498
4499 .. code-block:: llvm
4500
4501       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4502                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4503       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4504                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4505       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4506                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4507       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4508                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4509
4510 Aggregate Operations
4511 --------------------
4512
4513 LLVM supports several instructions for working with
4514 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4515
4516 .. _i_extractvalue:
4517
4518 '``extractvalue``' Instruction
4519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4520
4521 Syntax:
4522 """""""
4523
4524 ::
4525
4526       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4527
4528 Overview:
4529 """""""""
4530
4531 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4532 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4533
4534 Arguments:
4535 """"""""""
4536
4537 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4538 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4539 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4540 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4541
4542 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4543
4544 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4545    omitted and assumed to be zero.
4546 -  At least one index must be specified.
4547 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4548
4549 Semantics:
4550 """"""""""
4551
4552 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4553 the index operands.
4554
4555 Example:
4556 """"""""
4557
4558 .. code-block:: llvm
4559
4560       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4561
4562 .. _i_insertvalue:
4563
4564 '``insertvalue``' Instruction
4565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4566
4567 Syntax:
4568 """""""
4569
4570 ::
4571
4572       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4573
4574 Overview:
4575 """""""""
4576
4577 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4578 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4579
4580 Arguments:
4581 """"""""""
4582
4583 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4584 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4585 a first-class value to insert. The following operands are constant
4586 indices indicating the position at which to insert the value in a
4587 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4588 to insert must have the same type as the value identified by the
4589 indices.
4590
4591 Semantics:
4592 """"""""""
4593
4594 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4595 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4596 indices is that of ``elt``.
4597
4598 Example:
4599 """"""""
4600
4601 .. code-block:: llvm
4602
4603       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4604       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4605       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4606
4607 .. _memoryops:
4608
4609 Memory Access and Addressing Operations
4610 ---------------------------------------
4611
4612 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4613 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4614 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4615 memory in LLVM.
4616
4617 .. _i_alloca:
4618
4619 '``alloca``' Instruction
4620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4621
4622 Syntax:
4623 """""""
4624
4625 ::
4626
4627       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4628
4629 Overview:
4630 """""""""
4631
4632 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4633 currently executing function, to be automatically released when this
4634 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4635 generic address space (address space zero).
4636
4637 Arguments:
4638 """"""""""
4639
4640 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4641 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4642 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4643 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4644 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4645 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4646 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4647 any convenient boundary compatible with the type.
4648
4649 '``type``' may be any sized type.
4650
4651 Semantics:
4652 """"""""""
4653
4654 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4655 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4656 memory is automatically released when the function returns. The
4657 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4658 variables that must have an address available. When the function returns
4659 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4660 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4661 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4662 is not specified.
4663
4664 Example:
4665 """"""""
4666
4667 .. code-block:: llvm
4668
4669       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4670       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4671       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4672       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4673
4674 .. _i_load:
4675
4676 '``load``' Instruction
4677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4678
4679 Syntax:
4680 """""""
4681
4682 ::
4683
4684       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4685       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4686       !<index> = !{ i32 1 }
4687
4688 Overview:
4689 """""""""
4690
4691 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4692
4693 Arguments:
4694 """"""""""
4695
4696 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4697 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4698 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4699 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4700 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4701 operations <volatile>`.
4702
4703 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4704 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4705 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4706 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4707 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4708 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4709 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4710 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4711 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4712 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4713 any defined semantics for atomic loads.
4714
4715 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4716 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4717 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4718 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4719 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4720 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4721 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4722
4723 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4724 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4725 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4726 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4727 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4728 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4729 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4730
4731 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4732 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4733 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4734 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4735 address points to memory which does not change value during program
4736 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4737 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4738
4739 Semantics:
4740 """"""""""
4741
4742 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4743 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4744 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4745 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4746 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4747 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4748 written using a store of the same type.
4749
4750 Examples:
4751 """""""""
4752
4753 .. code-block:: llvm
4754
4755       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4756       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4757       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4758
4759 .. _i_store:
4760
4761 '``store``' Instruction
4762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4763
4764 Syntax:
4765 """""""
4766
4767 ::
4768
4769       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4770       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4771
4772 Overview:
4773 """""""""
4774
4775 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4776
4777 Arguments:
4778 """"""""""
4779
4780 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4781 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4782 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4783 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4784 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4785 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4786 operations <volatile>`.
4787
4788 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4789 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4790 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4791 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4792 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4793 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4794 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4795 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4796 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4797 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4798 have any defined semantics for atomic stores.
4799
4800 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4801 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4802 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4803 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4804 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4805 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4806 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4807 safe.
4808
4809 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4810 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4811 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4812 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4813 be reused in the cache. The code generator may select special
4814 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4815 x86.
4816
4817 Semantics:
4818 """"""""""
4819
4820 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4821 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4822 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4823 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4824 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4825 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4826 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4827 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4828
4829 Example:
4830 """"""""
4831
4832 .. code-block:: llvm
4833
4834       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4835       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4836       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4837
4838 .. _i_fence:
4839
4840 '``fence``' Instruction
4841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4842
4843 Syntax:
4844 """""""
4845
4846 ::
4847
4848       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4849
4850 Overview:
4851 """""""""
4852
4853 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4854 between operations.
4855
4856 Arguments:
4857 """"""""""
4858
4859 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4860 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4861 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4862
4863 Semantics:
4864 """"""""""
4865
4866 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4867 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4868 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4869 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4870 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4871 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4872 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4873 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4874 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4875 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4876 *happens-before* edge.
4877
4878 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4879 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4880 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4881
4882 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4883 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4884 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4885
4886 Example:
4887 """"""""
4888
4889 .. code-block:: llvm
4890
4891       fence acquire                          ; yields {void}
4892       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4893
4894 .. _i_cmpxchg:
4895
4896 '``cmpxchg``' Instruction
4897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4898
4899 Syntax:
4900 """""""
4901
4902 ::
4903
4904       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4905
4906 Overview:
4907 """""""""
4908
4909 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4910 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4911 equal, it stores a new value into the memory.
4912
4913 Arguments:
4914 """"""""""
4915
4916 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4917 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4918 address, and a new value to place at that address if the compared values
4919 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4920 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4921 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4922 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4923 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4924 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4925 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4926
4927 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4928 synchronizes with other atomic operations.
4929
4930 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4931 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4932 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4933 respect to all other code in the system.
4934
4935 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4936 equal to the size in memory of the operand.
4937
4938 Semantics:
4939 """"""""""
4940
4941 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4942 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4943 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4944 returned.
4945
4946 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4947 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4948 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4949 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4950
4951 Example:
4952 """"""""
4953
4954 .. code-block:: llvm
4955
4956     entry:
4957       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4958       br label %loop
4959
4960     loop:
4961       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4962       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4963       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4964       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4965       br i1 %success, label %done, label %loop
4966
4967     done:
4968       ...
4969
4970 .. _i_atomicrmw:
4971
4972 '``atomicrmw``' Instruction
4973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4974
4975 Syntax:
4976 """""""
4977
4978 ::
4979
4980       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4981
4982 Overview:
4983 """""""""
4984
4985 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4986
4987 Arguments:
4988 """"""""""
4989
4990 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4991 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4992 operation. The operation must be one of the following keywords:
4993
4994 -  xchg
4995 -  add
4996 -  sub
4997 -  and
4998 -  nand
4999 -  or
5000 -  xor
5001 -  max
5002 -  min
5003 -  umax
5004 -  umin
5005
5006 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5007 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5008 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5009 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5010 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5011 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5012 operations <volatile>`.
5013
5014 Semantics:
5015 """"""""""
5016
5017 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5018 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5019 value at the location is returned. The modification is specified by the
5020 operation argument:
5021
5022 -  xchg: ``*ptr = val``
5023 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5024 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5025 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5026 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5027 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5028 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5029 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5030 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5031 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5032    comparison)
5033 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5034    comparison)
5035
5036 Example:
5037 """"""""
5038
5039 .. code-block:: llvm
5040
5041       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5042
5043 .. _i_getelementptr:
5044
5045 '``getelementptr``' Instruction
5046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5047
5048 Syntax:
5049 """""""
5050
5051 ::
5052
5053       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5054       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5055       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5056
5057 Overview:
5058 """""""""
5059
5060 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5061 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5062 address calculation only and does not access memory.
5063
5064 Arguments:
5065 """"""""""
5066
5067 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5068 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5069 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5070 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5071 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5072 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5073 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5074 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5075 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5076 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5077 would require loading the pointer before continuing calculation.
5078
5079 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5080 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5081 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5082 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5083 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5084 required to be constant. These integers are treated as signed values
5085 where relevant.
5086
5087 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5088 to LLVM:
5089
5090 .. code-block:: c
5091
5092     struct RT {
5093       char A;
5094       int B[10][20];
5095       char C;
5096     };
5097     struct ST {
5098       int X;
5099       double Y;
5100       struct RT Z;
5101     };
5102
5103     int *foo(struct ST *s) {
5104       return &s[1].Z.B[5][13];
5105     }
5106
5107 The LLVM code generated by Clang is:
5108
5109 .. code-block:: llvm
5110
5111     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5112     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5113
5114     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5115     entry:
5116       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5117       ret i32* %arrayidx
5118     }
5119
5120 Semantics:
5121 """"""""""
5122
5123 In the example above, the first index is indexing into the
5124 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5125 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5126 indexes into the third element of the structure, yielding a
5127 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5128 structure. The third index indexes into the second element of the
5129 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5130 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5131 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5132 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5133
5134 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5135 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5136 for the given testcase is equivalent to:
5137
5138 .. code-block:: llvm
5139
5140     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5141       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5142       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5143       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5144       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5145       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5146       ret i32* %t5
5147     }
5148
5149 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5150 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5151 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5152 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5153 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5154 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5155 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5156 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5157 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5158 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5159
5160 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5161 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5162 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5163 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5164 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5165 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5166 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5167 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5168 information.
5169
5170 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5171 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5172
5173 Example:
5174 """"""""
5175
5176 .. code-block:: llvm
5177
5178         ; yields [12 x i8]*:aptr
5179         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5180         ; yields i8*:vptr
5181         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5182         ; yields i8*:eptr
5183         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5184         ; yields i32*:iptr
5185         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5186
5187 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5188 must be a vector with the same number of elements. For example:
5189
5190 .. code-block:: llvm
5191
5192      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5193
5194 Conversion Operations
5195 ---------------------
5196
5197 The instructions in this category are the conversion instructions
5198 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5199 various bit conversions on the operand.
5200
5201 '``trunc .. to``' Instruction
5202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5203
5204 Syntax:
5205 """""""
5206
5207 ::
5208
5209       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5210
5211 Overview:
5212 """""""""
5213
5214 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5215
5216 Arguments:
5217 """"""""""
5218
5219 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5220 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5221 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5222 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5223 types are not allowed.
5224
5225 Semantics:
5226 """"""""""
5227
5228 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5229 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5230 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5231 It will always truncate bits.
5232
5233 Example:
5234 """"""""
5235
5236 .. code-block:: llvm
5237
5238       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5239       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5240       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5241       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5242
5243 '``zext .. to``' Instruction
5244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5245
5246 Syntax:
5247 """""""
5248
5249 ::
5250
5251       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5252
5253 Overview:
5254 """""""""
5255
5256 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5257
5258 Arguments:
5259 """"""""""
5260
5261 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5262 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5263 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5264 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5265
5266 Semantics:
5267 """"""""""
5268
5269 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5270 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5271
5272 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5273
5274 Example:
5275 """"""""
5276
5277 .. code-block:: llvm
5278
5279       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5280       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5281       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5282
5283 '``sext .. to``' Instruction
5284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5285
5286 Syntax:
5287 """""""
5288
5289 ::
5290
5291       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5292
5293 Overview:
5294 """""""""
5295
5296 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5297
5298 Arguments:
5299 """"""""""
5300
5301 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5302 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5303 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5304 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5305
5306 Semantics:
5307 """"""""""
5308
5309 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5310 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5311 of the type ``ty2``.
5312
5313 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5314
5315 Example:
5316 """"""""
5317
5318 .. code-block:: llvm
5319
5320       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5321       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5322       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5323
5324 '``fptrunc .. to``' Instruction
5325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5326
5327 Syntax:
5328 """""""
5329
5330 ::
5331
5332       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5333
5334 Overview:
5335 """""""""
5336
5337 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5338
5339 Arguments:
5340 """"""""""
5341
5342 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5343 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5344 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5345 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5346
5347 Semantics:
5348 """"""""""
5349
5350 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5351 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5352 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5353 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5354
5355 Example:
5356 """"""""
5357
5358 .. code-block:: llvm
5359
5360       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5361       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5362
5363 '``fpext .. to``' Instruction
5364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5365
5366 Syntax:
5367 """""""
5368
5369 ::
5370
5371       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5372
5373 Overview:
5374 """""""""
5375
5376 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5377 point value.
5378
5379 Arguments:
5380 """"""""""
5381
5382 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5383 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5384 to. The source type must be smaller than the destination type.
5385
5386 Semantics:
5387 """"""""""
5388
5389 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5390 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5391 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5392 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5393 *no-op cast* for a floating point cast.
5394
5395 Example:
5396 """"""""
5397
5398 .. code-block:: llvm
5399
5400       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5401       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5402
5403 '``fptoui .. to``' Instruction
5404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5405
5406 Syntax:
5407 """""""
5408
5409 ::
5410
5411       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5412
5413 Overview:
5414 """""""""
5415
5416 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5417 integer equivalent of type ``ty2``.
5418
5419 Arguments:
5420 """"""""""
5421
5422 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5423 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5424 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5425 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5426 type with the same number of elements as ``ty``
5427
5428 Semantics:
5429 """"""""""
5430
5431 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5432 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5433 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5434 are undefined.
5435
5436 Example:
5437 """"""""
5438
5439 .. code-block:: llvm
5440
5441       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5442       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5443       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5444
5445 '``fptosi .. to``' Instruction
5446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5447
5448 Syntax:
5449 """""""
5450
5451 ::
5452
5453       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5454
5455 Overview:
5456 """""""""
5457
5458 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5459 ``value`` to type ``ty2``.
5460
5461 Arguments:
5462 """"""""""
5463
5464 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5465 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5466 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5467 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5468 type with the same number of elements as ``ty``
5469
5470 Semantics:
5471 """"""""""
5472
5473 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5474 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5475 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5476 are undefined.
5477
5478 Example:
5479 """"""""
5480
5481 .. code-block:: llvm
5482
5483       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5484       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5485       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5486
5487 '``uitofp .. to``' Instruction
5488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5489
5490 Syntax:
5491 """""""
5492
5493 ::
5494
5495       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5496
5497 Overview:
5498 """""""""
5499
5500 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5501 and converts that value to the ``ty2`` type.
5502
5503 Arguments:
5504 """"""""""
5505
5506 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5507 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5508 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5509 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5510 type with the same number of elements as ``ty``
5511
5512 Semantics:
5513 """"""""""
5514
5515 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5516 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5517 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5518 are undefined.
5519
5520 Example:
5521 """"""""
5522
5523 .. code-block:: llvm
5524
5525       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5526       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5527
5528 '``sitofp .. to``' Instruction
5529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5530
5531 Syntax:
5532 """""""
5533
5534 ::
5535
5536       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5537
5538 Overview:
5539 """""""""
5540
5541 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5542 converts that value to the ``ty2`` type.
5543
5544 Arguments:
5545 """"""""""
5546
5547 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5548 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5549 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5550 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5551 type with the same number of elements as ``ty``
5552
5553 Semantics:
5554 """"""""""
5555
5556 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5557 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5558 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5559 undefined.
5560
5561 Example:
5562 """"""""
5563
5564 .. code-block:: llvm
5565
5566       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5567       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5568
5569 .. _i_ptrtoint:
5570
5571 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5573
5574 Syntax:
5575 """""""
5576
5577 ::
5578
5579       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5580
5581 Overview:
5582 """""""""
5583
5584 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5585 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5586
5587 Arguments:
5588 """"""""""
5589
5590 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5591 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5592 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5593 a vector of integers type.
5594
5595 Semantics:
5596 """"""""""
5597
5598 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5599 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5600 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5601 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5602 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5603 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5604 change.
5605
5606 Example:
5607 """"""""
5608
5609 .. code-block:: llvm
5610
5611       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5612       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5613       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5614
5615 .. _i_inttoptr:
5616
5617 '``inttoptr .. to``' Instruction
5618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5619
5620 Syntax:
5621 """""""
5622
5623 ::
5624
5625       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5626
5627 Overview:
5628 """""""""
5629
5630 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5631 pointer type, ``ty2``.
5632
5633 Arguments:
5634 """"""""""
5635
5636 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5637 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5638 type.
5639
5640 Semantics:
5641 """"""""""
5642
5643 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5644 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5645 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5646 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5647 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5648 nothing is done (*no-op cast*).
5649
5650 Example:
5651 """"""""
5652
5653 .. code-block:: llvm
5654
5655       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5656       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5657       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5658       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5659
5660 .. _i_bitcast:
5661
5662 '``bitcast .. to``' Instruction
5663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5664
5665 Syntax:
5666 """""""
5667
5668 ::
5669
5670       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5671
5672 Overview:
5673 """""""""
5674
5675 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5676 changing any bits.
5677
5678 Arguments:
5679 """"""""""
5680
5681 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5682 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5683 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5684 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5685 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5686 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5687 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5688 long as they have the same size).
5689
5690 Semantics:
5691 """"""""""
5692
5693 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5694 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5695 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5696 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5697 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5698 pointers) types with the same address space through this instruction.
5699 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5700 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5701
5702 Example:
5703 """"""""
5704
5705 .. code-block:: llvm
5706
5707       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5708       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5709       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5710       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5711
5712 .. _i_addrspacecast:
5713
5714 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5716
5717 Syntax:
5718 """""""
5719
5720 ::
5721
5722       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5723
5724 Overview:
5725 """""""""
5726
5727 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5728 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5729
5730 Arguments:
5731 """"""""""
5732
5733 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5734 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5735 address space.
5736
5737 Semantics:
5738 """"""""""
5739
5740 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5741 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5742 value modification, depending on the target and the address space
5743 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5744 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5745 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5746 location.
5747
5748 Example:
5749 """"""""
5750
5751 .. code-block:: llvm
5752
5753       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5754       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5755       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5756
5757 .. _otherops:
5758
5759 Other Operations
5760 ----------------
5761
5762 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5763 which defy better classification.
5764
5765 .. _i_icmp:
5766
5767 '``icmp``' Instruction
5768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5769
5770 Syntax:
5771 """""""
5772
5773 ::
5774
5775       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5776
5777 Overview:
5778 """""""""
5779
5780 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5781 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5782 pointer, or pointer vector operands.
5783
5784 Arguments:
5785 """"""""""
5786
5787 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5788 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5789 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5790
5791 #. ``eq``: equal
5792 #. ``ne``: not equal
5793 #. ``ugt``: unsigned greater than
5794 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5795 #. ``ult``: unsigned less than
5796 #. ``ule``: unsigned less or equal
5797 #. ``sgt``: signed greater than
5798 #. ``sge``: signed greater or equal
5799 #. ``slt``: signed less than
5800 #. ``sle``: signed less or equal
5801
5802 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5803 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5804 must also be identical types.
5805
5806 Semantics:
5807 """"""""""
5808
5809 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5810 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5811 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5812
5813 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5814    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5815 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5816    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5817 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5818    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5819 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5820    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5821 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5822    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5823 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5824    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5825 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5826    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5827 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5828    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5829 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5830    if ``op1`` is less than ``op2``.
5831 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5832    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5833
5834 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5835 are compared as if they were integers.
5836
5837 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5838 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5839 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5840
5841 Example:
5842 """"""""
5843
5844 .. code-block:: llvm
5845
5846       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5847       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5848       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5849       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5850       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5851       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5852
5853 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5854 ``icmp`` instruction.
5855
5856 .. _i_fcmp:
5857
5858 '``fcmp``' Instruction
5859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5860
5861 Syntax:
5862 """""""
5863
5864 ::
5865
5866       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5867
5868 Overview:
5869 """""""""
5870
5871 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5872 values based on comparison of its operands.
5873
5874 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5875 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5876
5877 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5878 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5879 compared.
5880
5881 Arguments:
5882 """"""""""
5883
5884 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5885 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5886 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5887
5888 #. ``false``: no comparison, always returns false
5889 #. ``oeq``: ordered and equal
5890 #. ``ogt``: ordered and greater than
5891 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5892 #. ``olt``: ordered and less than
5893 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5894 #. ``one``: ordered and not equal
5895 #. ``ord``: ordered (no nans)
5896 #. ``ueq``: unordered or equal
5897 #. ``ugt``: unordered or greater than
5898 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5899 #. ``ult``: unordered or less than
5900 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5901 #. ``une``: unordered or not equal
5902 #. ``uno``: unordered (either nans)
5903 #. ``true``: no comparison, always returns true
5904
5905 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5906 that either operand may be a QNAN.
5907
5908 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5909 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5910 type. They must have identical types.
5911
5912 Semantics:
5913 """"""""""
5914
5915 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5916 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5917 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5918 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5919
5920 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5921 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5922    is equal to ``op2``.
5923 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5924    is greater than ``op2``.
5925 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5926    is greater than or equal to ``op2``.
5927 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5928    is less than ``op2``.
5929 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5930    is less than or equal to ``op2``.
5931 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5932    is not equal to ``op2``.
5933 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5934 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5935    equal to ``op2``.
5936 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5937    greater than ``op2``.
5938 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5939    greater than or equal to ``op2``.
5940 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5941    less than ``op2``.
5942 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5943    less than or equal to ``op2``.
5944 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5945    not equal to ``op2``.
5946 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5947 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5948
5949 Example:
5950 """"""""
5951
5952 .. code-block:: llvm
5953
5954       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5955       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5956       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5957       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5958
5959 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5960 ``fcmp`` instruction.
5961
5962 .. _i_phi:
5963
5964 '``phi``' Instruction
5965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5966
5967 Syntax:
5968 """""""
5969
5970 ::
5971
5972       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5973
5974 Overview:
5975 """""""""
5976
5977 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5978 graph representing the function.
5979
5980 Arguments:
5981 """"""""""
5982
5983 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5984 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5985 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5986 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5987 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5988 label arguments.
5989
5990 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5991 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5992 block.
5993
5994 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5995 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5996 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5997 instruction's return value on the same edge).
5998
5999 Semantics:
6000 """"""""""
6001
6002 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6003 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6004 executed just prior to the current block.
6005
6006 Example:
6007 """"""""
6008
6009 .. code-block:: llvm
6010
6011     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6012       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6013       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6014       br label %Loop
6015
6016 .. _i_select:
6017
6018 '``select``' Instruction
6019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6020
6021 Syntax:
6022 """""""
6023
6024 ::
6025
6026       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6027
6028       selty is either i1 or {<N x i1>}
6029
6030 Overview:
6031 """""""""
6032
6033 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6034 condition, without branching.
6035
6036 Arguments:
6037 """"""""""
6038
6039 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6040 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6041 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6042 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6043 elements.
6044
6045 Semantics:
6046 """"""""""
6047
6048 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6049 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6050 argument.
6051
6052 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6053 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6054
6055 Example:
6056 """"""""
6057
6058 .. code-block:: llvm
6059
6060       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6061
6062 .. _i_call:
6063
6064 '``call``' Instruction
6065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6066
6067 Syntax:
6068 """""""
6069
6070 ::
6071
6072       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6073
6074 Overview:
6075 """""""""
6076
6077 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6078
6079 Arguments:
6080 """"""""""
6081
6082 This instruction requires several arguments:
6083
6084 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6085    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6086    be marked "tail" even if they do not occur before a
6087    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6088    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6089    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6090    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6091    automatic `sibling call
6092    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6093    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6094    when the following extra requirements are met:
6095
6096    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6097    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6098       uses value of call or is void).
6099    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6100       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6101    -  `Platform specific constraints are
6102       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6103
6104 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6105    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6106    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6107    calling convention of the call must match the calling convention of
6108    the target function, or else the behavior is undefined.
6109 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6110    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6111    are valid here.
6112 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6113    type of the return value. Functions that return no value are marked
6114    ``void``.
6115 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6116    being invoked. The argument types must match the types implied by
6117    this signature. This type can be omitted if the function is not
6118    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6119    function.
6120 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6121    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6122    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6123    to function value.
6124 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6125    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6126    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6127    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6128    extra arguments can be specified.
6129 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6130    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6131    attributes are valid here.
6132
6133 Semantics:
6134 """"""""""
6135
6136 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6137 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6138 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6139 flow continues with the instruction after the function call, and the
6140 return value of the function is bound to the result argument.
6141
6142 Example:
6143 """"""""
6144
6145 .. code-block:: llvm
6146
6147       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6148       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6149       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6150       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6151       call void %foo(i8 97 signext)
6152
6153       %struct.A = type { i32, i8 }
6154       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6155       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6156       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6157       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6158       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6159
6160 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6161 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6162 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6163 This is something we'd like to change in the future to provide better
6164 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6165
6166 .. _i_va_arg:
6167
6168 '``va_arg``' Instruction
6169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6170
6171 Syntax:
6172 """""""
6173
6174 ::
6175
6176       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6177
6178 Overview:
6179 """""""""
6180
6181 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6182 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6183 the ``va_arg`` macro in C.
6184
6185 Arguments:
6186 """"""""""
6187
6188 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6189 argument. It returns a value of the specified argument type and
6190 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6191 type of ``va_list`` is target specific.
6192
6193 Semantics:
6194 """"""""""
6195
6196 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6197 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6198 the next argument. For more information, see the variable argument
6199 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6200
6201 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6202 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6203 function.
6204
6205 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6206 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6207
6208 Example:
6209 """"""""
6210
6211 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6212
6213 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6214 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6215 types on any target.
6216
6217 .. _i_landingpad:
6218
6219 '``landingpad``' Instruction
6220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6221
6222 Syntax:
6223 """""""
6224
6225 ::
6226
6227       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6228       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6229
6230       <clause> := catch <type> <value>
6231       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6232
6233 Overview:
6234 """""""""
6235
6236 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6237 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6238 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6239 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6240 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6241 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6242
6243 Arguments:
6244 """"""""""
6245
6246 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6247 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6248 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6249
6250 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6251 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6252 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6253 clause takes an array constant as its argument. Use
6254 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6255 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6256 the ``cleanup`` flag.
6257
6258 Semantics:
6259 """"""""""
6260
6261 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6262 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6263 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6264 calling conventions, how the personality function results are
6265 represented in LLVM IR is target specific.
6266
6267 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6268 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6269 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6270 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6271 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6272 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6273 unwinding continues further up the call stack.
6274
6275 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6276
6277 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6278    of an '``invoke``' instruction.
6279 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6280    first non-PHI instruction.
6281 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6282    pad block.
6283 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6284    '``landingpad``' instruction.
6285 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6286    personality function.
6287
6288 Example:
6289 """"""""
6290
6291 .. code-block:: llvm
6292
6293       ;; A landing pad which can catch an integer.
6294       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6295                catch i8** @_ZTIi
6296       ;; A landing pad that is a cleanup.
6297       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6298                cleanup
6299       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6300       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6301                catch i8** @_ZTIi
6302                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6303
6304 .. _intrinsics:
6305
6306 Intrinsic Functions
6307 ===================
6308
6309 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6310 have well known names and semantics and are required to follow certain
6311 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6312 for the LLVM language that does not require changing all of the
6313 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6314 reader/writer, the parser, etc...).
6315
6316 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6317 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6318 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6319 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6320 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6321 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6322 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6323 are added that they be documented here.
6324
6325 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6326 represents a family of functions that perform the same operation but on
6327 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6328 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6329 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6330 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6331 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6332 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6333 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6334 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6335 argument or the result.
6336
6337 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6338 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6339 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6340 whose type is matched against another type do not. For example, the
6341 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6342 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6343 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6344 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6345 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6346 type is matched against the return type, it does not require its own
6347 name suffix.
6348
6349 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6350 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6351
6352 .. _int_varargs:
6353
6354 Variable Argument Handling Intrinsics
6355 -------------------------------------
6356
6357 Variable argument support is defined in LLVM with the
6358 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6359 functions. These functions are related to the similarly named macros
6360 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6361
6362 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6363 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6364 does not define what this type is, so all transformations should be
6365 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6366
6367 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6368 variable argument handling intrinsic functions are used.
6369
6370 .. code-block:: llvm
6371
6372     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6373       ; Initialize variable argument processing
6374       %ap = alloca i8*
6375       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6376       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6377
6378       ; Read a single integer argument
6379       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6380
6381       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6382       %aq = alloca i8*
6383       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6384       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6385       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6386
6387       ; Stop processing of arguments.
6388       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6389       ret i32 %tmp
6390     }
6391
6392     declare void @llvm.va_start(i8*)
6393     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6394     declare void @llvm.va_end(i8*)
6395
6396 .. _int_va_start:
6397
6398 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6400
6401 Syntax:
6402 """""""
6403
6404 ::
6405
6406       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6407
6408 Overview:
6409 """""""""
6410
6411 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6412 subsequent use by ``va_arg``.
6413
6414 Arguments:
6415 """"""""""
6416
6417 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6418
6419 Semantics:
6420 """"""""""
6421
6422 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6423 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6424 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6425 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6426 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6427 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6428 that out.
6429
6430 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6432
6433 Syntax:
6434 """""""
6435
6436 ::
6437
6438       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6439
6440 Overview:
6441 """""""""
6442
6443 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6444 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6445
6446 Arguments:
6447 """"""""""
6448
6449 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6450
6451 Semantics:
6452 """"""""""
6453
6454 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6455 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6456 element to which the argument points. Calls to
6457 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6458 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6459 ``llvm.va_end``.
6460
6461 .. _int_va_copy:
6462
6463 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6465
6466 Syntax:
6467 """""""
6468
6469 ::
6470
6471       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6472
6473 Overview:
6474 """""""""
6475
6476 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6477 from the source argument list to the destination argument list.
6478
6479 Arguments:
6480 """"""""""
6481
6482 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6483 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6484
6485 Semantics:
6486 """"""""""
6487
6488 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6489 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6490 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6491 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6492 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6493
6494 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6495 --------------------------------------
6496
6497 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6498 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6499 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6500 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6501 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6502 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6503 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6504 details, see `Accurate Garbage Collection with
6505 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6506
6507 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6508 address space (address space zero).
6509
6510 .. _int_gcroot:
6511
6512 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6514
6515 Syntax:
6516 """""""
6517
6518 ::
6519
6520       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6521
6522 Overview:
6523 """""""""
6524
6525 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6526 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6527
6528 Arguments:
6529 """"""""""
6530
6531 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6532 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6533 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6534 root.
6535
6536 Semantics:
6537 """"""""""
6538
6539 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6540 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6541 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6542 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6543 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6544
6545 .. _int_gcread:
6546
6547 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6549
6550 Syntax:
6551 """""""
6552
6553 ::
6554
6555       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6556
6557 Overview:
6558 """""""""
6559
6560 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6561 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6562 barriers.
6563
6564 Arguments:
6565 """"""""""
6566
6567 The second argument is the address to read from, which should be an
6568 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6569 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6570 runtime (otherwise null).
6571
6572 Semantics:
6573 """"""""""
6574
6575 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6576 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6577 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6578 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6579 algorithm <gc>`.
6580
6581 .. _int_gcwrite:
6582
6583 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6585
6586 Syntax:
6587 """""""
6588
6589 ::
6590
6591       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6592
6593 Overview:
6594 """""""""
6595
6596 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6597 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6598 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6599
6600 Arguments:
6601 """"""""""
6602
6603 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6604 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6605 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6606 object, Obj may be null.
6607
6608 Semantics:
6609 """"""""""
6610
6611 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6612 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6613 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6614 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6615 algorithm <gc>`.
6616
6617 Code Generator Intrinsics
6618 -------------------------
6619
6620 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6621 may only be implemented with code generator support.
6622
6623 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6625
6626 Syntax:
6627 """""""
6628
6629 ::
6630
6631       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6632
6633 Overview:
6634 """""""""
6635
6636 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6637 target-specific value indicating the return address of the current
6638 function or one of its callers.
6639
6640 Arguments:
6641 """"""""""
6642
6643 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6644 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6645 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6646 value.
6647
6648 Semantics:
6649 """"""""""
6650
6651 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6652 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6653 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6654 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6655 used for debugging purposes.
6656
6657 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6658 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6659 of the obvious source-language caller.
6660
6661 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6663
6664 Syntax:
6665 """""""
6666
6667 ::
6668
6669       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6670
6671 Overview:
6672 """""""""
6673
6674 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6675 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6676
6677 Arguments:
6678 """"""""""
6679
6680 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6681 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6682 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6683 value.
6684
6685 Semantics:
6686 """"""""""
6687
6688 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6689 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6690 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6691 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6692 used for debugging purposes.
6693
6694 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6695 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6696 of the obvious source-language caller.
6697
6698 .. _int_stacksave:
6699
6700 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702
6703 Syntax:
6704 """""""
6705
6706 ::
6707
6708       declare i8* @llvm.stacksave()
6709
6710 Overview:
6711 """""""""
6712
6713 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6714 of the function stack, for use with
6715 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6716 implementing language features like scoped automatic variable sized
6717 arrays in C99.
6718
6719 Semantics:
6720 """"""""""
6721
6722 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6723 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6724 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6725 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6726 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6727 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6728 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6729
6730 .. _int_stackrestore:
6731
6732 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6734
6735 Syntax:
6736 """""""
6737
6738 ::
6739
6740       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6741
6742 Overview:
6743 """""""""
6744
6745 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6746 the function stack to the state it was in when the corresponding
6747 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6748 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6749 sized arrays in C99.
6750
6751 Semantics:
6752 """"""""""
6753
6754 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6755
6756 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6758
6759 Syntax:
6760 """""""
6761
6762 ::
6763
6764       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6765
6766 Overview:
6767 """""""""
6768
6769 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6770 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6771 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6772 its performance characteristics.
6773
6774 Arguments:
6775 """"""""""
6776
6777 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6778 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6779 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6780 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6781 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6782 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6783 arguments must be constant integers.
6784
6785 Semantics:
6786 """"""""""
6787
6788 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6789 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6790 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6791 the processor cache for better performance.
6792
6793 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6795
6796 Syntax:
6797 """""""
6798
6799 ::
6800
6801       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6802
6803 Overview:
6804 """""""""
6805
6806 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6807 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6808 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6809 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6810 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6811 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6812 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6813 allow correlations of simulation runs.
6814
6815 Arguments:
6816 """"""""""
6817
6818 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6819
6820 Semantics:
6821 """"""""""
6822
6823 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6824 that do not support this intrinsic may ignore it.
6825
6826 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6828
6829 Syntax:
6830 """""""
6831
6832 ::
6833
6834       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6835
6836 Overview:
6837 """""""""
6838
6839 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6840 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6841 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6842 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6843 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6844 timings.
6845
6846 Semantics:
6847 """"""""""
6848
6849 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6850 memory. Implementations are allowed to either return a application
6851 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6852 is lowered to a constant 0.
6853
6854 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6855 running at and the host platform.
6856
6857 Standard C Library Intrinsics
6858 -----------------------------
6859
6860 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6861 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6862 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6863 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6864
6865 .. _int_memcpy:
6866
6867 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6869
6870 Syntax:
6871 """""""
6872
6873 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6874 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6875 support all bit widths however.
6876
6877 ::
6878
6879       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6880                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6881       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6882                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6883
6884 Overview:
6885 """""""""
6886
6887 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6888 source location to the destination location.
6889
6890 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6891 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6892 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6893
6894 Arguments:
6895 """"""""""
6896
6897 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6898 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6899 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6900 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6901 boolean indicating a volatile access.
6902
6903 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6904 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6905 are aligned to that boundary.
6906
6907 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6908 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6909 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6910
6911 Semantics:
6912 """"""""""
6913
6914 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6915 source location to the destination location, which are not allowed to
6916 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6917 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6918 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6919
6920 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6922
6923 Syntax:
6924 """""""
6925
6926 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6927 bit width and for different address space. Not all targets support all
6928 bit widths however.
6929
6930 ::
6931
6932       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6933                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6934       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6935                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6936
6937 Overview:
6938 """""""""
6939
6940 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6941 source location to the destination location. It is similar to the
6942 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6943 overlap.
6944
6945 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6946 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6947 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6948
6949 Arguments:
6950 """"""""""
6951
6952 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6953 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6954 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6955 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6956 boolean indicating a volatile access.
6957
6958 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6959 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6960 aligned to that boundary.
6961
6962 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6963 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6964 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6965
6966 Semantics:
6967 """"""""""
6968
6969 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6970 source location to the destination location, which may overlap. It
6971 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6972 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6973 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6974
6975 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6977
6978 Syntax:
6979 """""""
6980
6981 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6982 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6983 support all bit widths.
6984
6985 ::
6986
6987       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6988                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6989       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6990                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6991
6992 Overview:
6993 """""""""
6994
6995 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6996 particular byte value.
6997
6998 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6999 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7000 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7001
7002 Arguments:
7003 """"""""""
7004
7005 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7006 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7007 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7008 argument is the known alignment of the destination location.
7009
7010 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7011 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7012 that boundary.
7013
7014 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7015 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7016 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7017
7018 Semantics:
7019 """"""""""
7020
7021 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7022 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7023 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7024 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7025
7026 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7028
7029 Syntax:
7030 """""""
7031
7032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7033 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7034 all types however.
7035
7036 ::
7037
7038       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7039       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7040       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7041       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7042       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7043
7044 Overview:
7045 """""""""
7046
7047 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7048 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7049 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7050 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7051 because there is no need to worry about errno being set).
7052 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7053
7054 Arguments:
7055 """"""""""
7056
7057 The argument and return value are floating point numbers of the same
7058 type.
7059
7060 Semantics:
7061 """"""""""
7062
7063 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7064 nonnegative floating point number.
7065
7066 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7068
7069 Syntax:
7070 """""""
7071
7072 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7073 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7074 all types however.
7075
7076 ::
7077
7078       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7079       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7080       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7081       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7082       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7083
7084 Overview:
7085 """""""""
7086
7087 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7088 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7089 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7090 used, the second argument remains a scalar integer value.
7091
7092 Arguments:
7093 """"""""""
7094
7095 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7096 raise to that power.
7097
7098 Semantics:
7099 """"""""""
7100
7101 This function returns the first value raised to the second power with an
7102 unspecified sequence of rounding operations.
7103
7104 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7106
7107 Syntax:
7108 """""""
7109
7110 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7111 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7112 all types however.
7113
7114 ::
7115
7116       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7117       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7118       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7119       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7120       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7121
7122 Overview:
7123 """""""""
7124
7125 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7126
7127 Arguments:
7128 """"""""""
7129
7130 The argument and return value are floating point numbers of the same
7131 type.
7132
7133 Semantics:
7134 """"""""""
7135
7136 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7137 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7138 conditions in the same way.
7139
7140 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7142
7143 Syntax:
7144 """""""
7145
7146 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7147 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7148 all types however.
7149
7150 ::
7151
7152       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7153       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7154       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7155       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7156       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7157
7158 Overview:
7159 """""""""
7160
7161 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7162
7163 Arguments:
7164 """"""""""
7165
7166 The argument and return value are floating point numbers of the same
7167 type.
7168
7169 Semantics:
7170 """"""""""
7171
7172 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7173 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7174 conditions in the same way.
7175
7176 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7178
7179 Syntax:
7180 """""""
7181
7182 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7183 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7184 all types however.
7185
7186 ::
7187
7188       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7189       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7190       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7191       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7192       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7193
7194 Overview:
7195 """""""""
7196
7197 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7198 specified (positive or negative) power.
7199
7200 Arguments:
7201 """"""""""
7202
7203 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7204 to raise to that power.
7205
7206 Semantics:
7207 """"""""""
7208
7209 This function returns the first value raised to the second power,
7210 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7211 handles error conditions in the same way.
7212
7213 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7215
7216 Syntax:
7217 """""""
7218
7219 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7220 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7221 all types however.
7222
7223 ::
7224
7225       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7226       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7227       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7228       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7229       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7230
7231 Overview:
7232 """""""""
7233
7234 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7235
7236 Arguments:
7237 """"""""""
7238
7239 The argument and return value are floating point numbers of the same
7240 type.
7241
7242 Semantics:
7243 """"""""""
7244
7245 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7246 would, and handles error conditions in the same way.
7247
7248 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7250
7251 Syntax:
7252 """""""
7253
7254 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7255 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7256 all types however.
7257
7258 ::
7259
7260       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7261       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7262       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7263       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7264       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7265
7266 Overview:
7267 """""""""
7268
7269 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7270
7271 Arguments:
7272 """"""""""
7273
7274 The argument and return value are floating point numbers of the same
7275 type.
7276
7277 Semantics:
7278 """"""""""
7279
7280 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7281 would, and handles error conditions in the same way.
7282
7283 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7285
7286 Syntax:
7287 """""""
7288
7289 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7290 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7291 all types however.
7292
7293 ::
7294
7295       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7296       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7297       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7298       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7299       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7300
7301 Overview:
7302 """""""""
7303
7304 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7305
7306 Arguments:
7307 """"""""""
7308
7309 The argument and return value are floating point numbers of the same
7310 type.
7311
7312 Semantics:
7313 """"""""""
7314
7315 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7316 would, and handles error conditions in the same way.
7317
7318 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7320
7321 Syntax:
7322 """""""
7323
7324 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7325 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7326 all types however.
7327
7328 ::
7329
7330       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7331       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7332       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7333       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7334       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7335
7336 Overview:
7337 """""""""
7338
7339 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7340
7341 Arguments:
7342 """"""""""
7343
7344 The argument and return value are floating point numbers of the same
7345 type.
7346
7347 Semantics:
7348 """"""""""
7349
7350 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7351 would, and handles error conditions in the same way.
7352
7353 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7355
7356 Syntax:
7357 """""""
7358
7359 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7360 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7361 all types however.
7362
7363 ::
7364
7365       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7366       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7367       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7368       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7369       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7375
7376 Arguments:
7377 """"""""""
7378
7379 The argument and return value are floating point numbers of the same
7380 type.
7381
7382 Semantics:
7383 """"""""""
7384
7385 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7386 would, and handles error conditions in the same way.
7387
7388 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7390
7391 Syntax:
7392 """""""
7393
7394 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7395 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7396 all types however.
7397
7398 ::
7399
7400       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7401       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7402       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7403       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7404       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7405
7406 Overview:
7407 """""""""
7408
7409 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7410 operation.
7411
7412 Arguments:
7413 """"""""""
7414
7415 The argument and return value are floating point numbers of the same
7416 type.
7417
7418 Semantics:
7419 """"""""""
7420
7421 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7422 would.
7423
7424 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7426
7427 Syntax:
7428 """""""
7429
7430 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7431 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7432 all types however.
7433
7434 ::
7435
7436       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7437       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7438       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7439       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7440       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7441
7442 Overview:
7443 """""""""
7444
7445 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7446 operand.
7447
7448 Arguments:
7449 """"""""""
7450
7451 The argument and return value are floating point numbers of the same
7452 type.
7453
7454 Semantics:
7455 """"""""""
7456
7457 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7458 would, and handles error conditions in the same way.
7459
7460 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7462
7463 Syntax:
7464 """""""
7465
7466 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7467 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7468 all types however.
7469
7470 ::
7471
7472       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7473       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7474       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7475       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7476       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7477
7478 Overview:
7479 """""""""
7480
7481 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7482 first operand and the sign of the second operand.
7483
7484 Arguments:
7485 """"""""""
7486
7487 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7488 type.
7489
7490 Semantics:
7491 """"""""""
7492
7493 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7494 functions would, and handles error conditions in the same way.
7495
7496 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7498
7499 Syntax:
7500 """""""
7501
7502 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7503 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7504 all types however.
7505
7506 ::
7507
7508       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7509       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7510       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7511       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7512       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7513
7514 Overview:
7515 """""""""
7516
7517 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7518
7519 Arguments:
7520 """"""""""
7521
7522 The argument and return value are floating point numbers of the same
7523 type.
7524
7525 Semantics:
7526 """"""""""
7527
7528 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7529 would, and handles error conditions in the same way.
7530
7531 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7533
7534 Syntax:
7535 """""""
7536
7537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7538 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7539 all types however.
7540
7541 ::
7542
7543       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7544       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7545       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7546       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7547       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7548
7549 Overview:
7550 """""""""
7551
7552 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7553
7554 Arguments:
7555 """"""""""
7556
7557 The argument and return value are floating point numbers of the same
7558 type.
7559
7560 Semantics:
7561 """"""""""
7562
7563 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7564 would, and handles error conditions in the same way.
7565
7566 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7568
7569 Syntax:
7570 """""""
7571
7572 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7573 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7574 all types however.
7575
7576 ::
7577
7578       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7579       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7580       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7581       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7582       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7583
7584 Overview:
7585 """""""""
7586
7587 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7588 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7589
7590 Arguments:
7591 """"""""""
7592
7593 The argument and return value are floating point numbers of the same
7594 type.
7595
7596 Semantics:
7597 """"""""""
7598
7599 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7600 would, and handles error conditions in the same way.
7601
7602 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7604
7605 Syntax:
7606 """""""
7607
7608 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7609 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7610 all types however.
7611
7612 ::
7613
7614       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7615       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7616       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7617       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7618       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7619
7620 Overview:
7621 """""""""
7622
7623 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7624 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7625 operand isn't an integer.
7626
7627 Arguments:
7628 """"""""""
7629
7630 The argument and return value are floating point numbers of the same
7631 type.
7632
7633 Semantics:
7634 """"""""""
7635
7636 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7637 would, and handles error conditions in the same way.
7638
7639 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7641
7642 Syntax:
7643 """""""
7644
7645 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7646 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7647 all types however.
7648
7649 ::
7650
7651       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7652       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7653       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7654       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7655       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7656
7657 Overview:
7658 """""""""
7659
7660 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7661 nearest integer.
7662
7663 Arguments:
7664 """"""""""
7665
7666 The argument and return value are floating point numbers of the same
7667 type.
7668
7669 Semantics:
7670 """"""""""
7671
7672 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7673 functions would, and handles error conditions in the same way.
7674
7675 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7677
7678 Syntax:
7679 """""""
7680
7681 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7682 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7683 all types however.
7684
7685 ::
7686
7687       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7688       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7689       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7690       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7691       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7692
7693 Overview:
7694 """""""""
7695
7696 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7697 nearest integer.
7698
7699 Arguments:
7700 """"""""""
7701
7702 The argument and return value are floating point numbers of the same
7703 type.
7704
7705 Semantics:
7706 """"""""""
7707
7708 This function returns the same values as the libm ``round``
7709 functions would, and handles error conditions in the same way.
7710
7711 Bit Manipulation Intrinsics
7712 ---------------------------
7713
7714 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7715 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7716
7717 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7719
7720 Syntax:
7721 """""""
7722
7723 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7724 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7725
7726 ::
7727
7728       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7729       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7730       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7731
7732 Overview:
7733 """""""""
7734
7735 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7736 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7737 These are useful for performing operations on data that is not in the
7738 target's native byte order.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7744 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7745 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7746 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7747 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7748 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7749 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7750 respectively).
7751
7752 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7754
7755 Syntax:
7756 """""""
7757
7758 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7759 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7760 support all bit widths or vector types, however.
7761
7762 ::
7763
7764       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7765       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7766       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7767       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7768       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7769       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7770
7771 Overview:
7772 """""""""
7773
7774 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7775 in a value.
7776
7777 Arguments:
7778 """"""""""
7779
7780 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7781 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7782 match the argument type.
7783
7784 Semantics:
7785 """"""""""
7786
7787 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7788 each element of a vector.
7789
7790 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7792
7793 Syntax:
7794 """""""
7795
7796 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7797 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7798 targets support all bit widths or vector types, however.
7799
7800 ::
7801
7802       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7803       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7804       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7805       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7806       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7807       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7808
7809 Overview:
7810 """""""""
7811
7812 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7813 leading zeros in a variable.
7814
7815 Arguments:
7816 """"""""""
7817
7818 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7819 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7820 type must match the first argument type.
7821
7822 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7823 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7824 defined result. Historically some architectures did not provide a
7825 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7826 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7827
7828 Semantics:
7829 """"""""""
7830
7831 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7832 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7833 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7834 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7835 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7836
7837 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7844 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7845 support all bit widths or vector types, however.
7846
7847 ::
7848
7849       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7850       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7851       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7852       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7853       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7854       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7855
7856 Overview:
7857 """""""""
7858
7859 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7860 trailing zeros.
7861
7862 Arguments:
7863 """"""""""
7864
7865 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7866 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7867 type must match the first argument type.
7868
7869 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7870 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7871 defined result. Historically some architectures did not provide a
7872 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7873 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7874
7875 Semantics:
7876 """"""""""
7877
7878 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7879 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7880 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7881 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7882 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7883
7884 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7885 -----------------------------------
7886
7887 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7888
7889 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7891
7892 Syntax:
7893 """""""
7894
7895 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7896 on any integer bit width.
7897
7898 ::
7899
7900       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7901       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7902       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7903
7904 Overview:
7905 """""""""
7906
7907 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7908 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7909 occurred during the signed summation.
7910
7911 Arguments:
7912 """"""""""
7913
7914 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7915 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7916 bit width. The second element of the result structure must be of type
7917 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7918 addition.
7919
7920 Semantics:
7921 """"""""""
7922
7923 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7924 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7925 first element of which is the signed summation, and the second element
7926 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7927 overflow.
7928
7929 Examples:
7930 """""""""
7931
7932 .. code-block:: llvm
7933
7934       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7935       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7936       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7937       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7938
7939 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7941
7942 Syntax:
7943 """""""
7944
7945 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7946 on any integer bit width.
7947
7948 ::
7949
7950       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7951       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7952       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7953
7954 Overview:
7955 """""""""
7956
7957 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7958 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7959 occurred during the unsigned summation.
7960
7961 Arguments:
7962 """"""""""
7963
7964 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7965 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7966 bit width. The second element of the result structure must be of type
7967 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7968 addition.
7969
7970 Semantics:
7971 """"""""""
7972
7973 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7974 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7975 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7976 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7977
7978 Examples:
7979 """""""""
7980
7981 .. code-block:: llvm
7982
7983       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7984       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7985       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7986       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7987
7988 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7990
7991 Syntax:
7992 """""""
7993
7994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7995 on any integer bit width.
7996
7997 ::
7998
7999       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8000       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8001       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8002
8003 Overview:
8004 """""""""
8005
8006 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8007 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8008 overflow occurred during the signed subtraction.
8009
8010 Arguments:
8011 """"""""""
8012
8013 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8014 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8015 bit width. The second element of the result structure must be of type
8016 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8017 subtraction.
8018
8019 Semantics:
8020 """"""""""
8021
8022 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8023 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8024 first element of which is the subtraction, and the second element of
8025 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8026 overflow.
8027
8028 Examples:
8029 """""""""
8030
8031 .. code-block:: llvm
8032
8033       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8034       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8035       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8036       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8037
8038 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8040
8041 Syntax:
8042 """""""
8043
8044 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8045 on any integer bit width.
8046
8047 ::
8048
8049       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8050       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8051       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8052
8053 Overview:
8054 """""""""
8055
8056 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8057 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8058 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8059
8060 Arguments:
8061 """"""""""
8062
8063 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8064 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8065 bit width. The second element of the result structure must be of type
8066 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8067 subtraction.
8068
8069 Semantics:
8070 """"""""""
8071
8072 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8073 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8074 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8075 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8076 overflow.
8077
8078 Examples:
8079 """""""""
8080
8081 .. code-block:: llvm
8082
8083       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8084       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8085       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8086       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8087
8088 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8090
8091 Syntax:
8092 """""""
8093
8094 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8095 on any integer bit width.
8096
8097 ::
8098
8099       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8100       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8101       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8102
8103 Overview:
8104 """""""""
8105
8106 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8107 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8108 overflow occurred during the signed multiplication.
8109
8110 Arguments:
8111 """"""""""
8112
8113 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8114 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8115 bit width. The second element of the result structure must be of type
8116 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8117 multiplication.
8118
8119 Semantics:
8120 """"""""""
8121
8122 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8123 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8124 the first element of which is the multiplication, and the second element
8125 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8126 overflow.
8127
8128 Examples:
8129 """""""""
8130
8131 .. code-block:: llvm
8132
8133       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8134       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8135       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8136       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8137
8138 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8140
8141 Syntax:
8142 """""""
8143
8144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8145 on any integer bit width.
8146
8147 ::
8148
8149       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8150       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8151       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8152
8153 Overview:
8154 """""""""
8155
8156 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8157 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8158 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8159
8160 Arguments:
8161 """"""""""
8162
8163 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8164 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8165 bit width. The second element of the result structure must be of type
8166 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8167 multiplication.
8168
8169 Semantics:
8170 """"""""""
8171
8172 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8173 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8174 the first element of which is the multiplication, and the second
8175 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8176 resulted in an overflow.
8177
8178 Examples:
8179 """""""""
8180
8181 .. code-block:: llvm
8182
8183       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8184       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8185       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8186       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8187
8188 Specialised Arithmetic Intrinsics
8189 ---------------------------------
8190
8191 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8193
8194 Syntax:
8195 """""""
8196
8197 ::
8198
8199       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8200       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8206 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8207 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8208 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8209 and add instructions.
8210
8211 Arguments:
8212 """"""""""
8213
8214 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8215 multiplicands, a and b, and an addend c.
8216
8217 Semantics:
8218 """"""""""
8219
8220 The expression:
8221
8222 ::
8223
8224       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8225
8226 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8227 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8228 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8229 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8230 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8231
8232 Examples:
8233 """""""""
8234
8235 .. code-block:: llvm
8236
8237       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8238
8239 Half Precision Floating Point Intrinsics
8240 ----------------------------------------
8241
8242 For most target platforms, half precision floating point is a
8243 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8244 but does not support computation in the format.
8245
8246 This means that code must first load the half-precision floating point
8247 value as an i16, then convert it to float with
8248 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8249 then be performed on the float value (including extending to double
8250 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8251 if needed, then converted to i16 with
8252 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8253 i16 value.
8254
8255 .. _int_convert_to_fp16:
8256
8257 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8259
8260 Syntax:
8261 """""""
8262
8263 ::
8264
8265       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8266
8267 Overview:
8268 """""""""
8269
8270 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8271 from single precision floating point format to half precision floating
8272 point format.
8273
8274 Arguments:
8275 """"""""""
8276
8277 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8278 converted.
8279
8280 Semantics:
8281 """"""""""
8282
8283 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8284 from single precision floating point format to half precision floating
8285 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8286 converted number.
8287
8288 Examples:
8289 """""""""
8290
8291 .. code-block:: llvm
8292
8293       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8294       store i16 %res, i16* @x, align 2
8295
8296 .. _int_convert_from_fp16:
8297
8298 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8300
8301 Syntax:
8302 """""""
8303
8304 ::
8305
8306       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8307
8308 Overview:
8309 """""""""
8310
8311 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8312 conversion from half precision floating point format to single precision
8313 floating point format.
8314
8315 Arguments:
8316 """"""""""
8317
8318 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8319 converted.
8320
8321 Semantics:
8322 """"""""""
8323
8324 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8325 conversion from half single precision floating point format to single
8326 precision floating point format. The input half-float value is
8327 represented by an ``i16`` value.
8328
8329 Examples:
8330 """""""""
8331
8332 .. code-block:: llvm
8333
8334       %a = load i16* @x, align 2
8335       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8336
8337 Debugger Intrinsics
8338 -------------------
8339
8340 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8341 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8342 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8343 document.
8344
8345 Exception Handling Intrinsics
8346 -----------------------------
8347
8348 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8349 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8350 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8351
8352 .. _int_trampoline:
8353
8354 Trampoline Intrinsics
8355 ---------------------
8356
8357 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8358 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8359 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8360 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8361 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8362 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8363 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8364 extension.
8365
8366 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8367 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8368 It can be created as follows:
8369
8370 .. code-block:: llvm
8371
8372       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8373       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8374       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8375       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8376       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8377
8378 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8379 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8380
8381 .. _int_it:
8382
8383 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8385
8386 Syntax:
8387 """""""
8388
8389 ::
8390
8391       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8392
8393 Overview:
8394 """""""""
8395
8396 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8397 turning it into a trampoline.
8398
8399 Arguments:
8400 """"""""""
8401
8402 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8403 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8404 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8405 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8406 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8407 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8408 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8409 bitcast to an ``i8*``.
8410
8411 Semantics:
8412 """"""""""
8413
8414 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8415 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8416 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8417 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8418 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8419 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8420 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8421 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8422 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8423 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8424 modified, then the effect of any later call to the returned function
8425 pointer is undefined.
8426
8427 .. _int_at:
8428
8429 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8431
8432 Syntax:
8433 """""""
8434
8435 ::
8436
8437       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8438
8439 Overview:
8440 """""""""
8441
8442 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8443 a trampoline (passed as ``tramp``).
8444
8445 Arguments:
8446 """"""""""
8447
8448 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8449 code filled in by a previous call to
8450 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8451
8452 Semantics:
8453 """"""""""
8454
8455 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8456 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8457 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8458 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8459 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8460
8461 Memory Use Markers
8462 ------------------
8463
8464 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8465 memory objects and ranges where variables are immutable.
8466
8467 .. _int_lifestart:
8468
8469 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8471
8472 Syntax:
8473 """""""
8474
8475 ::
8476
8477       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8478
8479 Overview:
8480 """""""""
8481
8482 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8483 object's lifetime.
8484
8485 Arguments:
8486 """"""""""
8487
8488 The first argument is a constant integer representing the size of the
8489 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8490 to the object.
8491
8492 Semantics:
8493 """"""""""
8494
8495 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8496 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8497 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8498 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8499
8500 .. _int_lifeend:
8501
8502 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8504
8505 Syntax:
8506 """""""
8507
8508 ::
8509
8510       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8511
8512 Overview:
8513 """""""""
8514
8515 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8516 object's lifetime.
8517
8518 Arguments:
8519 """"""""""
8520
8521 The first argument is a constant integer representing the size of the
8522 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8523 to the object.
8524
8525 Semantics:
8526 """"""""""
8527
8528 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8529 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8530 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8531 object following this intrinsic may be removed as dead.
8532
8533 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 ::
8540
8541       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8542
8543 Overview:
8544 """""""""
8545
8546 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8547 a memory object will not change.
8548
8549 Arguments:
8550 """"""""""
8551
8552 The first argument is a constant integer representing the size of the
8553 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8554 to the object.
8555
8556 Semantics:
8557 """"""""""
8558
8559 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8560 the return value, the referenced memory location is constant and
8561 unchanging.
8562
8563 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8565
8566 Syntax:
8567 """""""
8568
8569 ::
8570
8571       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8572
8573 Overview:
8574 """""""""
8575
8576 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8577 memory object are mutable.
8578
8579 Arguments:
8580 """"""""""
8581
8582 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8583 The second argument is a constant integer representing the size of the
8584 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8585 pointer to the object.
8586
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8589
8590 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8591
8592 General Intrinsics
8593 ------------------
8594
8595 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8596 purpose.
8597
8598 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8600
8601 Syntax:
8602 """""""
8603
8604 ::
8605
8606       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8607
8608 Overview:
8609 """""""""
8610
8611 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8612
8613 Arguments:
8614 """"""""""
8615
8616 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8617 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8618 source file name, and the last argument is the line number.
8619
8620 Semantics:
8621 """"""""""
8622
8623 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8624 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8625 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8626 ignored by code generation and optimization.
8627
8628 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8630
8631 Syntax:
8632 """""""
8633
8634 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8635 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8636 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8637 '``0``'.
8638
8639 ::
8640
8641       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8642       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8643       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8644       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8645       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8646
8647 Overview:
8648 """""""""
8649
8650 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8651
8652 Arguments:
8653 """"""""""
8654
8655 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8656 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8657 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8658 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8659
8660 Semantics:
8661 """"""""""
8662
8663 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8664 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8665 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8666 generation and optimization.
8667
8668 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8670
8671 Syntax:
8672 """""""
8673
8674 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8675 any integer bit width.
8676
8677 ::
8678
8679       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8680       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8681       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8682       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8683       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8684
8685 Overview:
8686 """""""""
8687
8688 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8689
8690 Arguments:
8691 """"""""""
8692
8693 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8694 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8695 global string which is the source file name, and the last argument is
8696 the line number. It returns the value of the first argument.
8697
8698 Semantics:
8699 """"""""""
8700
8701 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8702 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8703 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8704 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8705
8706 '``llvm.trap``' Intrinsic
8707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8708
8709 Syntax:
8710 """""""
8711
8712 ::
8713
8714       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8715
8716 Overview:
8717 """""""""
8718
8719 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8720
8721 Arguments:
8722 """"""""""
8723
8724 None.
8725
8726 Semantics:
8727 """"""""""
8728
8729 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8730 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8731 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8732
8733 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8735
8736 Syntax:
8737 """""""
8738
8739 ::
8740
8741       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8742
8743 Overview:
8744 """""""""
8745
8746 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8747
8748 Arguments:
8749 """"""""""
8750
8751 None.
8752
8753 Semantics:
8754 """"""""""
8755
8756 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8757 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8758 debugger.
8759
8760 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8762
8763 Syntax:
8764 """""""
8765
8766 ::
8767
8768       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8769
8770 Overview:
8771 """""""""
8772
8773 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8774 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8775 is placed on the stack before local variables.
8776
8777 Arguments:
8778 """"""""""
8779
8780 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8781 The first argument is the value loaded from the stack guard
8782 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8783 enough space to hold the value of the guard.
8784
8785 Semantics:
8786 """"""""""
8787
8788 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8789 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8790 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8791 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8792 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8793 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8794 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8795
8796 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8798
8799 Syntax:
8800 """""""
8801
8802 ::
8803
8804       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8805
8806 Overview:
8807 """""""""
8808
8809 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8810 created stack protector and if they are not equal calls the
8811 ``__stack_chk_fail()`` function.
8812
8813 Arguments:
8814 """"""""""
8815
8816 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8817 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8818
8819 Semantics:
8820 """"""""""
8821
8822 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8823 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8824 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8825
8826 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8827 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8828 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8829 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8830 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8831 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8832 codegen after the tail call decision has occurred.
8833
8834 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8836
8837 Syntax:
8838 """""""
8839
8840 ::
8841
8842       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8843       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8844
8845 Overview:
8846 """""""""
8847
8848 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8849 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8850 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8851 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8852 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8853 other object.
8854
8855 Arguments:
8856 """"""""""
8857
8858 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8859 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8860 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8861 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8862 only accepts constants.
8863
8864 Semantics:
8865 """"""""""
8866
8867 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8868 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8869 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8870 on the ``min`` argument).
8871
8872 '``llvm.expect``' Intrinsic
8873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8874
8875 Syntax:
8876 """""""
8877
8878 ::
8879
8880       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8881       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8882
8883 Overview:
8884 """""""""
8885
8886 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8887 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8888
8889 Arguments:
8890 """"""""""
8891
8892 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8893 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8894 constant value, variables are not allowed.
8895
8896 Semantics:
8897 """"""""""
8898
8899 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8900
8901 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8903
8904 Syntax:
8905 """""""
8906
8907 ::
8908
8909       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8910
8911 Overview:
8912 """""""""
8913
8914 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8915 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8916
8917 Arguments:
8918 """"""""""
8919
8920 None.
8921
8922 Semantics:
8923 """"""""""
8924
8925 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8926 by codegen.
8927
8928 Stack Map Intrinsics
8929 --------------------
8930
8931 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
8932 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
8933 are described in :doc:`StackMaps`.