[PerformanceTips] Provide context on the impact of assume(x)
[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 that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1016     This indicates that the parameter or return value isn't both
1017     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1018     time.  All non-null pointers tagged with
1019     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1020     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1021     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1022     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1023     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1024     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1025     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1026     pointer typed parameters.
1027
1028 .. _gc:
1029
1030 Garbage Collector Strategy Names
1031 --------------------------------
1032
1033 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1034 string:
1035
1036 .. code-block:: llvm
1037
1038     define void @f() gc "name" { ... }
1039
1040 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1041 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1042 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1043 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1044 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1045 which can interoperate with a collector provided externally.
1046
1047 .. _prefixdata:
1048
1049 Prefix Data
1050 -----------
1051
1052 Prefix data is data associated with a function which the code
1053 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1054 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1055 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1056 available through the function pointer while still allowing the
1057 function pointer to be called.
1058
1059 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1060 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1061 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1062 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1063 with a single ``i32``,
1064
1065 .. code-block:: llvm
1066
1067     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1068
1069 The prefix data can be referenced as,
1070
1071 .. code-block:: llvm
1072
1073     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1074     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1075     %b = load i32, i32* %a
1076
1077 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1078 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1079 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1080 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1081 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1082 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1083 data.
1084
1085 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1086 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1087 optimizers but will not be emitted in the object file.
1088
1089 .. _prologuedata:
1090
1091 Prologue Data
1092 -------------
1093
1094 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1095 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1096 function hot-patching and instrumentation.
1097
1098 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1099 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1100 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1101 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1102 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1103 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1104 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1105 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1106
1107 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1108 which encodes the ``nop`` instruction:
1109
1110 .. code-block:: llvm
1111
1112     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1113
1114 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1115 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1116 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1117
1118 .. code-block:: llvm
1119
1120     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1121
1122     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1123
1124 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1125 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1126 optimizers but will not be emitted in the object file.
1127
1128 .. _attrgrp:
1129
1130 Attribute Groups
1131 ----------------
1132
1133 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1134 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1135 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1136 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1137 group will capture the important command line flags used to build that file.
1138
1139 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1140 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1141 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1142 different groups are merged.
1143
1144 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1145 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1146
1147 .. code-block:: llvm
1148
1149    ; Target-independent attributes:
1150    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1151
1152    ; Target-dependent attributes:
1153    attributes #1 = { "no-sse" }
1154
1155    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1156    define void @f() #0 #1 { ... }
1157
1158 .. _fnattrs:
1159
1160 Function Attributes
1161 -------------------
1162
1163 Function attributes are set to communicate additional information about
1164 a function. Function attributes are considered to be part of the
1165 function, not of the function type, so functions with different function
1166 attributes can have the same function type.
1167
1168 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1169 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1170 example:
1171
1172 .. code-block:: llvm
1173
1174     define void @f() noinline { ... }
1175     define void @f() alwaysinline { ... }
1176     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1177     define void @f() optsize { ... }
1178
1179 ``alignstack(<n>)``
1180     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1181     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1182     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1183     parentheses.
1184 ``alwaysinline``
1185     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1186     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1187     inlining size threshold for this caller.
1188 ``builtin``
1189     This indicates that the callee function at a call site should be
1190     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1191     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1192     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1193     attribute.
1194 ``cold``
1195     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1196     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1197     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1198     weight.
1199 ``inlinehint``
1200     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1201     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1202     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1203     inliner.
1204 ``jumptable``
1205     This attribute indicates that the function should be added to a
1206     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1207     references to this function should be replaced with a reference to the
1208     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1209     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1210     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1211     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1212 ``minsize``
1213     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1214     passes make choices that keep the code size of this function as small
1215     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1216     performance in order to minimize the size of the generated code.
1217 ``naked``
1218     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1219     function. This can have very system-specific consequences.
1220 ``nobuiltin``
1221     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1222     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1223     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1224     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1225     and on function declarations and definitions.
1226 ``noduplicate``
1227     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1228     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1229     within its parent function, but may not be duplicated within
1230     its parent function.
1231
1232     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1233     be an inlining candidate, provided that the call is not
1234     duplicated by inlining. That implies that the function has
1235     internal linkage and only has one call site, so the original
1236     call is dead after inlining.
1237 ``noimplicitfloat``
1238     This attributes disables implicit floating point instructions.
1239 ``noinline``
1240     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1241     function in any situation. This attribute may not be used together
1242     with the ``alwaysinline`` attribute.
1243 ``nonlazybind``
1244     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1245     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1246     startup time if the function is not called during program startup.
1247 ``noredzone``
1248     This attribute indicates that the code generator should not use a
1249     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1250 ``noreturn``
1251     This function attribute indicates that the function never returns
1252     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1253     function ever does dynamically return.
1254 ``nounwind``
1255     This function attribute indicates that the function never raises an
1256     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1257     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1258     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1259     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1260     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1261 ``optnone``
1262     This function attribute indicates that the function is not optimized
1263     by any optimization or code generator passes with the
1264     exception of interprocedural optimization passes.
1265     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1266     attribute; this attribute is also incompatible
1267     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1268
1269     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1270     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1271     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1272     candidates for inlining into the body of this function.
1273 ``optsize``
1274     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1275     passes make choices that keep the code size of this function low,
1276     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1277     long as they do not significantly impact runtime performance.
1278 ``readnone``
1279     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1280     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1281     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1282     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1283     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1284     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1285     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1286     the ``C++`` exception throwing methods.
1287
1288     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1289     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1290     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1291 ``readonly``
1292     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1293     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1294     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1295     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1296     state that may be set in the caller. A readonly function always
1297     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1298     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1299     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1300     methods.
1301
1302     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1303     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1304     the pointer points to.
1305 ``returns_twice``
1306     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1307     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1308     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1309     functions.
1310 ``sanitize_address``
1311     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1312     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1313 ``sanitize_memory``
1314     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1315     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1316 ``sanitize_thread``
1317     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1318     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1319 ``ssp``
1320     This attribute indicates that the function should emit a stack
1321     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1322     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1323     return from the function to see if it has been overwritten. A
1324     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1325     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1326
1327     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1328     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1329     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1330       ``ssp-buffer-size``.
1331
1332     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1333     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1334
1335     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1336     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1337     function will have an ``ssp`` attribute.
1338 ``sspreq``
1339     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1340     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1341     attribute.
1342
1343     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1344     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1345     The specific layout rules are:
1346
1347     #. Large arrays and structures containing large arrays
1348        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1349     #. Small arrays and structures containing small arrays
1350        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1351     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1352        protector.
1353
1354     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1355     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1356     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1357     an ``sspreq`` attribute.
1358 ``sspstrong``
1359     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1360     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1361     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1362     will enable protectors for functions with:
1363
1364     - Arrays of any size and type
1365     - Aggregates containing an array of any size and type.
1366     - Calls to alloca().
1367     - Local variables that have had their address taken.
1368
1369     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1370     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1371     The specific layout rules are:
1372
1373     #. Large arrays and structures containing large arrays
1374        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1375     #. Small arrays and structures containing small arrays
1376        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1377     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1378        protector.
1379
1380     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1381
1382     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1383     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1384     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1385 ``"thunk"``
1386     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1387     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1388     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1389     match the thunk target prototype.
1390 ``uwtable``
1391     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1392     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1393     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1394     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1395     units.
1396
1397 .. _moduleasm:
1398
1399 Module-Level Inline Assembly
1400 ----------------------------
1401
1402 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1403 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1404 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1405 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1406
1407 .. code-block:: llvm
1408
1409     module asm "inline asm code goes here"
1410     module asm "more can go here"
1411
1412 The strings can contain any character by escaping non-printable
1413 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1414 two digit hex code for the number.
1415
1416 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1417 assembly code is generated.
1418
1419 .. _langref_datalayout:
1420
1421 Data Layout
1422 -----------
1423
1424 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1425 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1426 simply:
1427
1428 .. code-block:: llvm
1429
1430     target datalayout = "layout specification"
1431
1432 The *layout specification* consists of a list of specifications
1433 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1434 with a letter and may include other information after the letter to
1435 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1436 as follows:
1437
1438 ``E``
1439     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1440     the bits with the most significance have the lowest address
1441     location.
1442 ``e``
1443     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1444     is, the bits with the least significance have the lowest address
1445     location.
1446 ``S<size>``
1447     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1448     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1449     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1450     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1451     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1452     alignment promotions.
1453 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1454     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1455     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1456     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1457     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1458     in the range [1,2^23).
1459 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1460     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1461     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1462 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1463     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1464     ``<size>``.
1465 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1466     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1467     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1468     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1469     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1470     targets.
1471 ``a:<abi>:<pref>``
1472     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1473 ``m:<mangling>``
1474     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1475     options are
1476
1477     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1478     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1479     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1480       symbols get a ``_`` prefix.
1481     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1482       functions also get a suffix based on the frame size.
1483 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1484     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1485     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1486     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1487     this set are considered to support most general arithmetic operations
1488     efficiently.
1489
1490 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1491 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1492 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1493
1494 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1495 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1496 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1497 specifications are given in this list:
1498
1499 -  ``E`` - big endian
1500 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1501 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1502    same as the default address space.
1503 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1504 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1505 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1506 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1507 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1508 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1509    alignment of 64-bits
1510 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1511 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1512 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1513 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1514 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1515 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1516 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1517
1518 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1519 following rules:
1520
1521 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1522    that specification is used.
1523 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1524    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1525    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1526    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1527    given the default specifications above, the i7 type will use the
1528    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1529    alignment of i64 (largest specified).
1530 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1531    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1532    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1533    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1534
1535 The function of the data layout string may not be what you expect.
1536 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1537 the code generator should use.
1538
1539 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1540 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1541 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1542 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1543 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1544 don't specify the string, the default specifications will be used to
1545 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1546 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1547 these default specifications.
1548
1549 .. _langref_triple:
1550
1551 Target Triple
1552 -------------
1553
1554 A module may specify a target triple string that describes the target
1555 host. The syntax for the target triple is simply:
1556
1557 .. code-block:: llvm
1558
1559     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1560
1561 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1562 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1563
1564 ::
1565
1566     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1567     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1568
1569 This information is passed along to the backend so that it generates
1570 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1571 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1572
1573 .. _pointeraliasing:
1574
1575 Pointer Aliasing Rules
1576 ----------------------
1577
1578 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1579 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1580 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1581 to the following rules:
1582
1583 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1584    value it is *based* on.
1585 -  An address of a global variable is associated with the address range
1586    of the variable's storage.
1587 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1588    address range of the allocated storage.
1589 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1590    address.
1591 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1592    a function not defined within LLVM may be associated with address
1593    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1594    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1595    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1596
1597 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1598 following rules:
1599
1600 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1601    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1602 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1603    ``bitcast``.
1604 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1605    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1606    the pointer's value.
1607 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1608
1609 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1610 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1611
1612 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1613 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1614 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1615 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1616 alignment of the store.
1617
1618 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1619 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1620 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1621 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1622 alias analysis.
1623
1624 .. _volatile:
1625
1626 Volatile Memory Accesses
1627 ------------------------
1628
1629 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1630 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1631 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1632 volatile operations or change their order of execution relative to other
1633 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1634 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1635 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1636
1637 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1638 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1639 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1640 target-legal volatile load/store instructions.
1641
1642 .. admonition:: Rationale
1643
1644  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1645  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1646  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1647  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1648  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1649  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1650  do not violate the frontend's contract with the language.
1651
1652 .. _memmodel:
1653
1654 Memory Model for Concurrent Operations
1655 --------------------------------------
1656
1657 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1658 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1659 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1660 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1661
1662 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1663
1664 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1665 that
1666
1667 -  Is a superset of single-thread program order, and
1668 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1669    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1670    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1671    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1672    Constraints <ordering>`).
1673
1674 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1675 between a thread and signals executing inside that thread.
1676
1677 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1678 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1679 (defined) write operations (store instructions, atomic
1680 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1681 section, initialized globals are considered to have a write of the
1682 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1683 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1684 may see any write to the same byte, except:
1685
1686 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1687    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1688    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1689 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1690    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1691
1692 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1693
1694 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1695    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1696    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1697    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1698    synchronization.)
1699 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1700    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1701 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1702    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1703 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1704    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1705    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1706    constraints on how the choice is made.
1707 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1708
1709 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1710 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1711 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1712 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1713 than one instruction to read the series of bytes.
1714
1715 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1716 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1717 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1718 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1719 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1720 from an address, introducing a store can change a load that may see
1721 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1722
1723 .. _ordering:
1724
1725 Atomic Memory Ordering Constraints
1726 ----------------------------------
1727
1728 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1729 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1730 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1731 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1732 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1733 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1734 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1735 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1736 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1737 differently since they don't take an address. See that instruction's
1738 documentation for details.
1739
1740 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1741 :doc:`Atomics`.
1742
1743 ``unordered``
1744     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1745     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1746     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1747     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1748     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1749     to make them atomic in any interesting way.
1750 ``monotonic``
1751     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1752     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1753     address. All modification orders must be compatible with the
1754     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1755     orders can be combined to a global total order for the whole program
1756     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1757     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1758     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1759     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1760     happens before another atomic read of the same address, the later
1761     read must see the same value or a later value in the address's
1762     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1763     stronger) operations on the same address. If an address is written
1764     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1765     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1766     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1767     ``memory_order_relaxed``.
1768 ``acquire``
1769     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1770     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1771     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1772 ``release``
1773     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1774     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1775     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1776     complete description; see the C++0x definition of a release
1777     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1778     ``memory_order_release``.
1779 ``acq_rel`` (acquire+release)
1780     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1781     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1782 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1783     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1784     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1785     writes), there is a global total order on all
1786     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1787     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1788     modification orders of all the affected addresses. Each
1789     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1790     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1791     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1792
1793 .. _singlethread:
1794
1795 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1796 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1797 other operations running in the same thread (for example, in signal
1798 handlers).
1799
1800 .. _fastmath:
1801
1802 Fast-Math Flags
1803 ---------------
1804
1805 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1806 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1807 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1808 otherwise unsafe floating point operations
1809
1810 ``nnan``
1811    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1812    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1813    NaNs, but the value of the result is undefined.
1814
1815 ``ninf``
1816    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1817    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1818    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1819
1820 ``nsz``
1821    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1822    argument or result as insignificant.
1823
1824 ``arcp``
1825    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1826    argument rather than perform division.
1827
1828 ``fast``
1829    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1830    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1831    flag implies all the others.
1832
1833 .. _uselistorder:
1834
1835 Use-list Order Directives
1836 -------------------------
1837
1838 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1839 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1840 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1841 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1842
1843 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1844 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1845 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1846
1847 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1848 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1849 function's scope.
1850
1851 :Syntax:
1852
1853 ::
1854
1855     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1856     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1857
1858 :Examples:
1859
1860 ::
1861
1862     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1863     entry:
1864       ; ... instructions ...
1865     bb:
1866       ; ... instructions ...
1867
1868       ; At function scope.
1869       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1870       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1871     }
1872
1873     ; At global scope.
1874     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1875     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1876     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1877     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1878
1879 .. _typesystem:
1880
1881 Type System
1882 ===========
1883
1884 The LLVM type system is one of the most important features of the
1885 intermediate representation. Being typed enables a number of
1886 optimizations to be performed on the intermediate representation
1887 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1888 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1889 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1890 not feasible to perform on normal three address code representations.
1891
1892 .. _t_void:
1893
1894 Void Type
1895 ---------
1896
1897 :Overview:
1898
1899
1900 The void type does not represent any value and has no size.
1901
1902 :Syntax:
1903
1904
1905 ::
1906
1907       void
1908
1909
1910 .. _t_function:
1911
1912 Function Type
1913 -------------
1914
1915 :Overview:
1916
1917
1918 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1919 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1920 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1921 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1922
1923 :Syntax:
1924
1925 ::
1926
1927       <returntype> (<parameter list>)
1928
1929 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1930 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1931 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1932 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1933 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1934 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1935
1936 :Examples:
1937
1938 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1939 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1940 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1941 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1942 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1943 | ``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. |
1944 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1945 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1946 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1947
1948 .. _t_firstclass:
1949
1950 First Class Types
1951 -----------------
1952
1953 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1954 Values of these types are the only ones which can be produced by
1955 instructions.
1956
1957 .. _t_single_value:
1958
1959 Single Value Types
1960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1961
1962 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1963
1964 .. _t_integer:
1965
1966 Integer Type
1967 """"""""""""
1968
1969 :Overview:
1970
1971 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1972 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1973 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1974
1975 :Syntax:
1976
1977 ::
1978
1979       iN
1980
1981 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1982 value.
1983
1984 Examples:
1985 *********
1986
1987 +----------------+------------------------------------------------+
1988 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1989 +----------------+------------------------------------------------+
1990 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1991 +----------------+------------------------------------------------+
1992 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1993 +----------------+------------------------------------------------+
1994
1995 .. _t_floating:
1996
1997 Floating Point Types
1998 """"""""""""""""""""
1999
2000 .. list-table::
2001    :header-rows: 1
2002
2003    * - Type
2004      - Description
2005
2006    * - ``half``
2007      - 16-bit floating point value
2008
2009    * - ``float``
2010      - 32-bit floating point value
2011
2012    * - ``double``
2013      - 64-bit floating point value
2014
2015    * - ``fp128``
2016      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2017
2018    * - ``x86_fp80``
2019      -  80-bit floating point value (X87)
2020
2021    * - ``ppc_fp128``
2022      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2023
2024 X86_mmx Type
2025 """"""""""""
2026
2027 :Overview:
2028
2029 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2030 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2031 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2032 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2033 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2034 of this type.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       x86_mmx
2041
2042
2043 .. _t_pointer:
2044
2045 Pointer Type
2046 """"""""""""
2047
2048 :Overview:
2049
2050 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2051 commonly used to reference objects in memory.
2052
2053 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2054 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2055 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2056 are target-specific.
2057
2058 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2059 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2060
2061 :Syntax:
2062
2063 ::
2064
2065       <type> *
2066
2067 :Examples:
2068
2069 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2070 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2071 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2072 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2073 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2074 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2075 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2076
2077 .. _t_vector:
2078
2079 Vector Type
2080 """""""""""
2081
2082 :Overview:
2083
2084 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2085 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2086 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2087 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2088 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2089
2090 :Syntax:
2091
2092 ::
2093
2094       < <# elements> x <elementtype> >
2095
2096 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2097 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2098 of size zero are not allowed.
2099
2100 :Examples:
2101
2102 +-------------------+--------------------------------------------------+
2103 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2104 +-------------------+--------------------------------------------------+
2105 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2106 +-------------------+--------------------------------------------------+
2107 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2108 +-------------------+--------------------------------------------------+
2109 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2110 +-------------------+--------------------------------------------------+
2111
2112 .. _t_label:
2113
2114 Label Type
2115 ^^^^^^^^^^
2116
2117 :Overview:
2118
2119 The label type represents code labels.
2120
2121 :Syntax:
2122
2123 ::
2124
2125       label
2126
2127 .. _t_metadata:
2128
2129 Metadata Type
2130 ^^^^^^^^^^^^^
2131
2132 :Overview:
2133
2134 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2135 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2136
2137 :Syntax:
2138
2139 ::
2140
2141       metadata
2142
2143 .. _t_aggregate:
2144
2145 Aggregate Types
2146 ^^^^^^^^^^^^^^^
2147
2148 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2149 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2150 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2151 aggregate types.
2152
2153 .. _t_array:
2154
2155 Array Type
2156 """"""""""
2157
2158 :Overview:
2159
2160 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2161 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2162 elements) and an underlying data type.
2163
2164 :Syntax:
2165
2166 ::
2167
2168       [<# elements> x <elementtype>]
2169
2170 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2171 be any type with a size.
2172
2173 :Examples:
2174
2175 +------------------+--------------------------------------+
2176 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2177 +------------------+--------------------------------------+
2178 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2179 +------------------+--------------------------------------+
2180 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2181 +------------------+--------------------------------------+
2182
2183 Here are some examples of multidimensional arrays:
2184
2185 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2186 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2187 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2188 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2189 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2190 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2191 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2192
2193 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2194 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2195 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2196 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2197 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2198 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2199 example.
2200
2201 .. _t_struct:
2202
2203 Structure Type
2204 """"""""""""""
2205
2206 :Overview:
2207
2208 The structure type is used to represent a collection of data members
2209 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2210 a size.
2211
2212 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2213 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2214 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2215 '``insertvalue``' instructions.
2216
2217 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2218 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2219 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2220 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2221 required to match what the underlying code generator expects.
2222
2223 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2224 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2225 identified types are always defined at the top level with a name.
2226 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2227 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2228 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2229
2230 :Syntax:
2231
2232 ::
2233
2234       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2235       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2236
2237 :Examples:
2238
2239 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2240 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2241 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2242 | ``{ 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``.  |
2243 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2244 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2245 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2246
2247 .. _t_opaque:
2248
2249 Opaque Structure Types
2250 """"""""""""""""""""""
2251
2252 :Overview:
2253
2254 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2255 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2256 notion of a forward declared structure.
2257
2258 :Syntax:
2259
2260 ::
2261
2262       %X = type opaque
2263       %52 = type opaque
2264
2265 :Examples:
2266
2267 +--------------+-------------------+
2268 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2269 +--------------+-------------------+
2270
2271 .. _constants:
2272
2273 Constants
2274 =========
2275
2276 LLVM has several different basic types of constants. This section
2277 describes them all and their syntax.
2278
2279 Simple Constants
2280 ----------------
2281
2282 **Boolean constants**
2283     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2284     of the ``i1`` type.
2285 **Integer constants**
2286     Standard integers (such as '4') are constants of the
2287     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2288     integer types.
2289 **Floating point constants**
2290     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2291     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2292     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2293     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2294     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2295     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2296     point <t_floating>` type.
2297 **Null pointer constants**
2298     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2299     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2300
2301 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2302 floating point constants. For example, the form
2303 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2304 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2305 constants are required (and the only time that they are generated by the
2306 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2307 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2308 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2309 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2310 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2311
2312 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2313 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2314 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2315 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2316 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2317 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2318 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2319 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2320 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2321 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2322 will only work if they match the long double format on your target.
2323 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2324 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2325 (sign bit at the left).
2326
2327 There are no constants of type x86_mmx.
2328
2329 .. _complexconstants:
2330
2331 Complex Constants
2332 -----------------
2333
2334 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2335 constants and smaller complex constants.
2336
2337 **Structure constants**
2338     Structure constants are represented with notation similar to
2339     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2340     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2341     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2342     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2343     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2344     must match those specified by the type.
2345 **Array constants**
2346     Array constants are represented with notation similar to array type
2347     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2348     square brackets (``[]``)). For example:
2349     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2350     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2351     match those specified by the type. As a special case, character array
2352     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2353     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2354 **Vector constants**
2355     Vector constants are represented with notation similar to vector
2356     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2357     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2358     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2359     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2360     elements must match those specified by the type.
2361 **Zero initialization**
2362     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2363     value to zero of *any* type, including scalar and
2364     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2365     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2366     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2367 **Metadata node**
2368     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2369     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2370     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2371     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2372     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2373     information such as debug info.
2374
2375 Global Variable and Function Addresses
2376 --------------------------------------
2377
2378 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2379 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2380 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2381 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2382 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2383 file:
2384
2385 .. code-block:: llvm
2386
2387     @X = global i32 17
2388     @Y = global i32 42
2389     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2390
2391 .. _undefvalues:
2392
2393 Undefined Values
2394 ----------------
2395
2396 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2397 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2398 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2399 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2400
2401 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2402 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2403 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2404 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2405
2406 .. code-block:: llvm
2407
2408       %A = add %X, undef
2409       %B = sub %X, undef
2410       %C = xor %X, undef
2411     Safe:
2412       %A = undef
2413       %B = undef
2414       %C = undef
2415
2416 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2417 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2418
2419 .. code-block:: llvm
2420
2421       %A = or %X, undef
2422       %B = and %X, undef
2423     Safe:
2424       %A = -1
2425       %B = 0
2426     Unsafe:
2427       %A = undef
2428       %B = undef
2429
2430 These logical operations have bits that are not always affected by the
2431 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2432 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2433 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2434 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2435 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2436 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2437 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2438 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442       %A = select undef, %X, %Y
2443       %B = select undef, 42, %Y
2444       %C = select %X, %Y, undef
2445     Safe:
2446       %A = %X     (or %Y)
2447       %B = 42     (or %Y)
2448       %C = %Y
2449     Unsafe:
2450       %A = undef
2451       %B = undef
2452       %C = undef
2453
2454 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2455 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2456 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2457 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2458 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2459 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2460 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2461
2462 .. code-block:: llvm
2463
2464       %A = xor undef, undef
2465
2466       %B = undef
2467       %C = xor %B, %B
2468
2469       %D = undef
2470       %E = icmp slt %D, 4
2471       %F = icmp gte %D, 4
2472
2473     Safe:
2474       %A = undef
2475       %B = undef
2476       %C = undef
2477       %D = undef
2478       %E = undef
2479       %F = undef
2480
2481 This example points out that two '``undef``' operands are not
2482 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2483 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2484 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2485 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2486 its value over its "live range". This is true because the variable
2487 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2488 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2489 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2490 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2491 uses with" concept would not hold.
2492
2493 .. code-block:: llvm
2494
2495       %A = fdiv undef, %X
2496       %B = fdiv %X, undef
2497     Safe:
2498       %A = undef
2499     b: unreachable
2500
2501 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2502 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2503 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2504 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2505 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2506 However, in the second example, we can make a more aggressive
2507 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2508 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2509 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2510 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2511 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2512 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2513
2514 .. code-block:: llvm
2515
2516     a:  store undef -> %X
2517     b:  store %X -> undef
2518     Safe:
2519     a: <deleted>
2520     b: unreachable
2521
2522 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2523 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2524 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2525 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2526 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2527
2528 .. _poisonvalues:
2529
2530 Poison Values
2531 -------------
2532
2533 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2534 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2535 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2536 that results in undefined behavior.
2537
2538 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2539 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2540 the ``nsw`` flag.
2541
2542 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2543
2544 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2545 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2546    their dynamic predecessor basic block.
2547 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2548    in the dynamic callers of their functions.
2549 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2550    instructions that dynamically transfer control back to them.
2551 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2552    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2553    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2554 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2555    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2556    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2557    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2558 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2559    most recent preceding instruction with externally visible side
2560    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2561    operations <volatile>`.)
2562 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2563    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2564    multiple successors and the instruction is always executed when
2565    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2566    when control is transferred to another.
2567 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2568    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2569    be different if the terminator had transferred control to a different
2570    successor.
2571 -  Dependence is transitive.
2572
2573 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2574 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2575 on a poison value has undefined behavior.
2576
2577 Here are some examples:
2578
2579 .. code-block:: llvm
2580
2581     entry:
2582       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2583       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2584       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2585       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2586
2587       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2588       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2589
2590       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2591
2592       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2593       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2594       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2595       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2596
2597       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2598       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2599
2600     true:
2601       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2602                                            ; it has undefined behavior.
2603       br label %end
2604
2605     end:
2606       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2607                                            ; Both edges into this PHI are
2608                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2609                                            ; always results in a poison value.
2610
2611       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2612                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2613                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2614
2615       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2616                                            ; The same branch again, but this time the
2617                                            ; true block doesn't have side effects.
2618
2619     second_true:
2620       ; No side effects!
2621       ret void
2622
2623     second_end:
2624       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2625                                            ; on the store in %end. Also, it is
2626                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2627                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2628                                            ; behavior in this example).
2629
2630 .. _blockaddress:
2631
2632 Addresses of Basic Blocks
2633 -------------------------
2634
2635 ``blockaddress(@function, %block)``
2636
2637 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2638 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2639 Taking the address of the entry block is illegal.
2640
2641 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2642 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2643 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2644 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2645 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2646 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2647 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2648 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2649 instruction.
2650
2651 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2652 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2653
2654 .. _constantexprs:
2655
2656 Constant Expressions
2657 --------------------
2658
2659 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2660 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2661 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2662 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2663 The following is the syntax for constant expressions:
2664
2665 ``trunc (CST to TYPE)``
2666     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2667     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2668 ``zext (CST to TYPE)``
2669     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2670     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2671 ``sext (CST to TYPE)``
2672     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2673     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2674 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2675     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2676     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2677     must be floating point.
2678 ``fpext (CST to TYPE)``
2679     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2680     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2681     floating point.
2682 ``fptoui (CST to TYPE)``
2683     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2684     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2685     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2686     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2687     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2688 ``fptosi (CST to TYPE)``
2689     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2690     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2691     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2692     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2693     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2694 ``uitofp (CST to TYPE)``
2695     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2696     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2697     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2698     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2699     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2700 ``sitofp (CST to TYPE)``
2701     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2702     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2703     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2704     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2705     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2706 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2707     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2708     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2709     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2710     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2711 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2712     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2713     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2714     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2715     This one is *really* dangerous!
2716 ``bitcast (CST to TYPE)``
2717     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2718     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2719     instruction <i_bitcast>`.
2720 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2721     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2722     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2723     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2724 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2725     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2726     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2727     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2728     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2729 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2730     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2731 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2732     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2733 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2734     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2735 ``extractelement (VAL, IDX)``
2736     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2737     constants.
2738 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2739     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2740     constants.
2741 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2742     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2743     constants.
2744 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2745     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2746     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2747     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2748     least one index value must be specified.
2749 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2750     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2751     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2752     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2753     value must be specified.
2754 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2755     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2756     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2757     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2758     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2759     operations on floating point values are allowed).
2760
2761 Other Values
2762 ============
2763
2764 .. _inlineasmexprs:
2765
2766 Inline Assembler Expressions
2767 ----------------------------
2768
2769 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2770 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2771 value represents the inline assembler as a string (containing the
2772 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2773 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2774 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2775 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2776 assembler expression is:
2777
2778 .. code-block:: llvm
2779
2780     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2781
2782 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2783 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2784 Thus, typically we have:
2785
2786 .. code-block:: llvm
2787
2788     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2789
2790 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2791 marked as having side effects. This is done through the use of the
2792 '``sideeffect``' keyword, like so:
2793
2794 .. code-block:: llvm
2795
2796     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2797
2798 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2799 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2800 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2801 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2802 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2803 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2804
2805 .. code-block:: llvm
2806
2807     call void asm alignstack "eieio", ""()
2808
2809 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2810 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2811 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2812 the only supported dialects. An example is:
2813
2814 .. code-block:: llvm
2815
2816     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2817
2818 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2819 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2820 keyword last.
2821
2822 Inline Asm Metadata
2823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2824
2825 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2826 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2827 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2828 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2829 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2830 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2831 it. For example:
2832
2833 .. code-block:: llvm
2834
2835     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2836     ...
2837     !42 = !{ i32 1234567 }
2838
2839 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2840 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2841 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2842 occurs on.
2843
2844 .. _metadata:
2845
2846 Metadata
2847 ========
2848
2849 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2850 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2851 code generator. One example application of metadata is source-level
2852 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2853
2854 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2855 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2856
2857 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2858
2859 .. _metadata-string:
2860
2861 Metadata Nodes and Metadata Strings
2862 -----------------------------------
2863
2864 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2865 contain any character by escaping non-printable characters with
2866 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2867 "``!"test\00"``".
2868
2869 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2870 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2871 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2872 their operand. For example:
2873
2874 .. code-block:: llvm
2875
2876     !{ !"test\00", i32 10}
2877
2878 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2879
2880 .. code-block:: llvm
2881
2882     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2883
2884 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2885 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2886 when metadata operands change.
2887
2888 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2889 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2890 example:
2891
2892 .. code-block:: llvm
2893
2894     !foo = !{!4, !3}
2895
2896 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2897 function is using two metadata arguments:
2898
2899 .. code-block:: llvm
2900
2901     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2902
2903 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2904 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2905
2906 .. code-block:: llvm
2907
2908     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2909
2910 More information about specific metadata nodes recognized by the
2911 optimizers and code generator is found below.
2912
2913 .. _specialized-metadata:
2914
2915 Specialized Metadata Nodes
2916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2917
2918 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2919 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2920 order.
2921
2922 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2923 metadata nodes are related to debug info.
2924
2925 .. _MDCompileUnit:
2926
2927 MDCompileUnit
2928 """""""""""""
2929
2930 ``MDCompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2931 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2932 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2933 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2934 references to them from instructions).
2935
2936 .. code-block:: llvm
2937
2938     !0 = !MDCompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2939                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2940                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2941                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2942                         globals: !5, imports: !6)
2943
2944 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2945 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2946 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2947 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2948 entities (declarations and namespaces).
2949
2950 .. _MDFile:
2951
2952 MDFile
2953 """"""
2954
2955 ``MDFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2956
2957 .. code-block:: llvm
2958
2959     !0 = !MDFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2960
2961 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2962 for ``file:`` fields.
2963
2964 .. _MDLocation:
2965
2966 MDBasicType
2967 """""""""""
2968
2969 ``MDBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
2970 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
2971
2972 .. code-block:: llvm
2973
2974     !0 = !MDBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
2975                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
2976     !1 = !MDBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
2977
2978 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
2979 following:
2980
2981 .. code-block:: llvm
2982
2983   DW_ATE_address       = 1
2984   DW_ATE_boolean       = 2
2985   DW_ATE_float         = 4
2986   DW_ATE_signed        = 5
2987   DW_ATE_signed_char   = 6
2988   DW_ATE_unsigned      = 7
2989   DW_ATE_unsigned_char = 8
2990
2991 .. _MDSubroutineType:
2992
2993 MDSubroutineType
2994 """"""""""""""""
2995
2996 ``MDSubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
2997 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
2998 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
2999 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3000
3001 .. code-block:: llvm
3002
3003     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3004     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3005     !2 = !MDSubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3006
3007 .. _MDDerivedType:
3008
3009 MDDerivedType
3010 """""""""""""
3011
3012 ``MDDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3013 qualified types.
3014
3015 .. code-block:: llvm
3016
3017     !0 = !MDBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3018                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3019     !1 = !MDDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3020                         align: 32)
3021
3022 The following ``tag:`` values are valid:
3023
3024 .. code-block:: llvm
3025
3026   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3027   DW_TAG_member             = 13
3028   DW_TAG_pointer_type       = 15
3029   DW_TAG_reference_type     = 16
3030   DW_TAG_typedef            = 22
3031   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3032   DW_TAG_const_type         = 38
3033   DW_TAG_volatile_type      = 53
3034   DW_TAG_restrict_type      = 55
3035
3036 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3037 <MDCompositeType>` or :ref:`subprogram <MDSubprogram>`.  The type of the member
3038 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3039 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3040 argument of a subprogram.
3041
3042 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3043
3044 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3045 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3046 ``baseType:``.
3047
3048 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3049
3050 .. _MDCompositeType:
3051
3052 MDCompositeType
3053 """""""""""""""
3054
3055 ``MDCompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3056 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3057
3058 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3059 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3060 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3061 <metadata-string>` that matches their identifier.
3062
3063 .. code-block:: llvm
3064
3065     !0 = !MDEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3066     !1 = !MDEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3067     !2 = !MDEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3068     !3 = !MDCompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3069                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3070                           elements: !{!0, !1, !2})
3071
3072 The following ``tag:`` values are valid:
3073
3074 .. code-block:: llvm
3075
3076   DW_TAG_array_type       = 1
3077   DW_TAG_class_type       = 2
3078   DW_TAG_enumeration_type = 4
3079   DW_TAG_structure_type   = 19
3080   DW_TAG_union_type       = 23
3081   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3082   DW_TAG_inheritance      = 28
3083
3084
3085 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3086 descriptors <MDSubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3087 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3088 array type is a native packed vector.
3089
3090 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3091 descriptors <MDEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3092 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3093 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <MDCompileUnit>`.
3094
3095 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3096 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3097 <MDDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3098
3099 .. _MDSubrange:
3100
3101 MDSubrange
3102 """"""""""
3103
3104 ``MDSubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3105 :ref:`MDCompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109     !0 = !MDSubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3110     !1 = !MDSubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3111     !2 = !MDSubrange(count: -1) ; empty array.
3112
3113 .. _MDEnumerator:
3114
3115 MDEnumerator
3116 """"""""""""
3117
3118 ``MDEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3119 variants of :ref:`MDCompositeType`.
3120
3121 .. code-block:: llvm
3122
3123     !0 = !MDEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3124     !1 = !MDEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3125     !2 = !MDEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3126
3127 MDTemplateTypeParameter
3128 """""""""""""""""""""""
3129
3130 ``MDTemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3131 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`MDCompositeType` and
3132 :ref:`MDSubprogram` ``templateParams:`` fields.
3133
3134 .. code-block:: llvm
3135
3136     !0 = !MDTemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3137
3138 MDTemplateValueParameter
3139 """"""""""""""""""""""""
3140
3141 ``MDTemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3142 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3143 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3144 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3145 :ref:`MDCompositeType` and :ref:`MDSubprogram` ``templateParams:`` fields.
3146
3147 .. code-block:: llvm
3148
3149     !0 = !MDTemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3150
3151 MDNamespace
3152 """""""""""
3153
3154 ``MDNamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3155
3156 .. code-block:: llvm
3157
3158     !0 = !MDNamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3159
3160 MDGlobalVariable
3161 """"""""""""""""
3162
3163 ``MDGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3164
3165 .. code-block:: llvm
3166
3167     !0 = !MDGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3168                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3169                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3170                            declaration: !4)
3171
3172 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3173 :ref:`compile unit <MDCompileUnit>`.
3174
3175 .. _MDSubprogram:
3176
3177 MDSubprogram
3178 """"""""""""
3179
3180 ``MDSubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3181 ``variables:`` field points at :ref:`variables <MDLocalVariable>` that must be
3182 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3183 ``type:`` field must point at an :ref:`MDSubroutineType`.
3184
3185 .. code-block:: llvm
3186
3187     !0 = !MDSubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3188                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3189                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3190                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3191                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3192                        function: void ()* @_Z3foov,
3193                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3194
3195 .. _MDLexicalBlock:
3196
3197 MDLexicalBlock
3198 """"""""""""""
3199
3200 ``MDLexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3201 <MDSubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3202 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3203 fields.
3204
3205 .. code-block:: llvm
3206
3207     !0 = distinct !MDLexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3208
3209 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3210 operands.
3211
3212 .. _MDLexicalBlockFile:
3213
3214 MDLexicalBlockFile
3215 """"""""""""""""""
3216
3217 ``MDLexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3218 :ref:`lexical block <MDLexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3219 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3220 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3221
3222 .. code-block:: llvm
3223
3224     !0 = !MDLexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3225     !1 = !MDLexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3226     !2 = !MDLexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3227
3228 MDLocation
3229 """"""""""
3230
3231 ``MDLocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3232 mandatory, and points at an :ref:`MDLexicalBlockFile`, an
3233 :ref:`MDLexicalBlock`, or an :ref:`MDSubprogram`.
3234
3235 .. code-block:: llvm
3236
3237     !0 = !MDLocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3238
3239 .. _MDLocalVariable:
3240
3241 MDLocalVariable
3242 """""""""""""""
3243
3244 ``MDLocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3245 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3246 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3247 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3248 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3249 ``variables:`` field of its :ref:`MDSubprogram`.
3250
3251 .. code-block:: llvm
3252
3253     !0 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3254                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3255                           flags: DIFlagArtificial)
3256     !1 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3257                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3258     !1 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3259                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3260
3261 MDExpression
3262 """"""""""""
3263
3264 ``MDExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3265 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3266 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3267 variable.
3268
3269 The current supported vocabulary is limited:
3270
3271 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3272 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3273 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3274   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3275
3276 .. code-block:: llvm
3277
3278     !0 = !MDExpression(DW_OP_deref)
3279     !1 = !MDExpression(DW_OP_plus, 3)
3280     !2 = !MDExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3281     !3 = !MDExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3282
3283 MDObjCProperty
3284 """"""""""""""
3285
3286 ``MDObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3287
3288 .. code-block:: llvm
3289
3290     !3 = !MDObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3291                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3292
3293 MDImportedEntity
3294 """"""""""""""""
3295
3296 ``MDImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3297 compile unit.
3298
3299 .. code-block:: llvm
3300
3301    !2 = !MDImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3302                           entity: !1, line: 7)
3303
3304 '``tbaa``' Metadata
3305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3306
3307 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3308 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3309 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3310 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3311 custom alias analysis behavior for other languages.
3312
3313 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3314 to three fields, e.g.:
3315
3316 .. code-block:: llvm
3317
3318     !0 = !{ !"an example type tree" }
3319     !1 = !{ !"int", !0 }
3320     !2 = !{ !"float", !0 }
3321     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3322
3323 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3324 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3325 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3326 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3327 common names.
3328
3329 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3330 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3331 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3332 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3333 from multiple front-ends is handled conservatively.
3334
3335 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3336 indicates that the type is "constant" (meaning
3337 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3338 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3339
3340 '``tbaa.struct``' Metadata
3341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3342
3343 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3344 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3345 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3346 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3347 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3348 of the aggregate.
3349
3350 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3351 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3352
3353 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3354 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3355 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3356 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3357 its tbaa tag. e.g.:
3358
3359 .. code-block:: llvm
3360
3361     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3362
3363 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3364 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3365 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3366
3367 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3368 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3369 does not carry useful data and need not be preserved.
3370
3371 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3373
3374 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3375 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3376 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3377 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3378 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3379 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3380 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3381 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3382 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3383 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3384 alias.
3385
3386 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3387 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3388 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3389 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3390 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3391
3392 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3393 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3394 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3395 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3396 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3397 optionally be provided as a third list entry.
3398
3399 For example,
3400
3401 .. code-block:: llvm
3402
3403     ; Two scope domains:
3404     !0 = !{!0}
3405     !1 = !{!1}
3406
3407     ; Some scopes in these domains:
3408     !2 = !{!2, !0}
3409     !3 = !{!3, !0}
3410     !4 = !{!4, !1}
3411
3412     ; Some scope lists:
3413     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3414     !6 = !{!4, !3, !2}
3415     !7 = !{!3}
3416
3417     ; These two instructions don't alias:
3418     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3419     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3420
3421     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3422     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3423     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3424     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3425
3426     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3427     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3428     ; !alias.scope list):
3429     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3430     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3431
3432 '``fpmath``' Metadata
3433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3434
3435 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3436 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3437 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3438 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3439 it. ULP is defined as follows:
3440
3441     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3442     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3443     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3444     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3445     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3446
3447 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3448 number representing the maximum relative error, for example:
3449
3450 .. code-block:: llvm
3451
3452     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3453
3454 .. _range-metadata:
3455
3456 '``range``' Metadata
3457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3458
3459 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3460 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3461 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3462 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3463 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3464 pair. Each pair has the following properties:
3465
3466 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3467 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3468 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3469 -  The range is allowed to wrap.
3470 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3471    ``a!=b``.
3472
3473 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3474 they must be non-contiguous.
3475
3476 Examples:
3477
3478 .. code-block:: llvm
3479
3480       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3481       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3482       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3483       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3484              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3485     ...
3486     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3487     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3488     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3489     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3490
3491 '``llvm.loop``'
3492 ^^^^^^^^^^^^^^^
3493
3494 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3495 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3496 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3497 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3498 specified with the name ``llvm.loop``.
3499
3500 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3501 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3502 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3503 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3504 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3505 constructs:
3506
3507 .. code-block:: llvm
3508
3509     !0 = !{!0}
3510     !1 = !{!1}
3511
3512 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3513 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3514 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3515 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3516
3517 .. code-block:: llvm
3518
3519       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3520     ...
3521     !0 = !{!0, !1}
3522     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3523
3524 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3526
3527 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3528 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3529 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3530 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3531 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3532 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3533 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3534 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3535 in determining the safety of these transformations.
3536
3537 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3539
3540 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3541 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3542 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3543 example:
3544
3545 .. code-block:: llvm
3546
3547    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3548
3549 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3550 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3551 then the interleave count will be determined automatically.
3552
3553 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3555
3556 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3557 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3558 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3559 0 disables vectorization:
3560
3561 .. code-block:: llvm
3562
3563    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3564    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3565
3566 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3568
3569 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3570 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3571 operand is an integer specifying the width. For example:
3572
3573 .. code-block:: llvm
3574
3575    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3576
3577 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3578 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3579 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3580 determined automatically.
3581
3582 '``llvm.loop.unroll``'
3583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3584
3585 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3586 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3587 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3588 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3589 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3590 optimizer believes it is safe to do so.
3591
3592 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3596 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3597 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3598 example:
3599
3600 .. code-block:: llvm
3601
3602    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3603
3604 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3605 will be partially unrolled.
3606
3607 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3609
3610 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3611 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3612
3613 .. code-block:: llvm
3614
3615    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3616
3617 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3619
3620 This metadata either disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3621 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3622
3623 .. code-block:: llvm
3624
3625    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3626
3627 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3631 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3632 For example:
3633
3634 .. code-block:: llvm
3635
3636    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3637
3638 '``llvm.mem``'
3639 ^^^^^^^^^^^^^^^
3640
3641 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3642 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3643
3644 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3646
3647 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3648 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3649 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3650 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3651 with the same loop identifier.
3652
3653 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3654 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3655 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3656 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3657 ``L2``.
3658
3659 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3660 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3661 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3662 loop.
3663
3664 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3665 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3666 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3667 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3668 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3669 insert new memory instructions into the loop body).
3670
3671 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3672 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3673 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3674
3675 .. code-block:: llvm
3676
3677    for.body:
3678      ...
3679      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3680      ...
3681      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3682      ...
3683      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3684
3685    for.end:
3686    ...
3687    !0 = !{!0}
3688
3689 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3690 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3691 the loop identifier metadata node directly:
3692
3693 .. code-block:: llvm
3694
3695    outer.for.body:
3696      ...
3697      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3698      ...
3699      br label %inner.for.body
3700
3701    inner.for.body:
3702      ...
3703      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3704      ...
3705      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3706      ...
3707      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3708
3709    inner.for.end:
3710      ...
3711      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3712      ...
3713      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3714
3715    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3716    ...
3717    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3718    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3719    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3720
3721 '``llvm.bitsets``'
3722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3723
3724 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3725 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3726
3727 Module Flags Metadata
3728 =====================
3729
3730 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3731 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3732 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3733 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3734 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3735 look it up.
3736
3737 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3738 Each triplet has the following form:
3739
3740 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3741    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3742    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3743    described below.
3744 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3745    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3746    including entries with the **Require** behavior).
3747 -  The third element is the value of the flag.
3748
3749 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3750 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3751 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3752 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3753 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3754 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3755
3756 The following behaviors are supported:
3757
3758 .. list-table::
3759    :header-rows: 1
3760    :widths: 10 90
3761
3762    * - Value
3763      - Behavior
3764
3765    * - 1
3766      - **Error**
3767            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3768            is that of the operands.
3769
3770    * - 2
3771      - **Warning**
3772            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3773            operand for the flag from the first module being linked.
3774
3775    * - 3
3776      - **Require**
3777            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3778            specified value after linking is performed. The value must be a
3779            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3780            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3781            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3782            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3783            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3784
3785    * - 4
3786      - **Override**
3787            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3788            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3789            differ, an error will be emitted.
3790
3791    * - 5
3792      - **Append**
3793            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3794
3795    * - 6
3796      - **AppendUnique**
3797            Appends the two values, which are required to be metadata
3798            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3799            during the append operation.
3800
3801 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3802 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3803 value) or **Override**.
3804
3805 An example of module flags:
3806
3807 .. code-block:: llvm
3808
3809     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3810     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3811     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3812     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3813       !{
3814         !"foo", i32 1
3815       }
3816     }
3817     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3818
3819 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3820    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3821    values are not equal.
3822
3823 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3824    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3825    '37'.
3826
3827 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3828    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3829    warning if their values are not equal.
3830
3831 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3832
3833    ::
3834
3835        !{ !"foo", i32 1 }
3836
3837    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3838    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3839    performed.
3840
3841 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3842 ----------------------------------------------------
3843
3844 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3845 collection in a special section called "image info". The metadata
3846 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3847 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3848 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3849 be merged rather than appended together.
3850
3851 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3852 following key-value pairs:
3853
3854 .. list-table::
3855    :header-rows: 1
3856    :widths: 30 70
3857
3858    * - Key
3859      - Value
3860
3861    * - ``Objective-C Version``
3862      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3863
3864    * - ``Objective-C Image Info Version``
3865      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3866        always 0.
3867
3868    * - ``Objective-C Image Info Section``
3869      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3870        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3871        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3872        Objective-C ABI version 2.
3873
3874    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3875      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3876        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3877        collection supported.
3878
3879    * - ``Objective-C GC Only``
3880      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3881        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3882        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3883
3884 Some important flag interactions:
3885
3886 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3887    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3888    2, then the resulting module has the
3889    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3890 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3891    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3892
3893 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3894 --------------------------------------------
3895
3896 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3897 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3898 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3899 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3900
3901 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3902 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3903 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3904 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3905 list of metadata strings defining linker options.
3906
3907 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3908 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3909 framework::
3910
3911     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3912        !{
3913           !{ !"-lz" },
3914           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3915     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3916
3917 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3918 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3919 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3920 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3921 assembly writer or object file emitter.
3922
3923 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3924 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3925 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3926
3927 C type width Module Flags Metadata
3928 ----------------------------------
3929
3930 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3931 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3932 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3933 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3934 width.
3935
3936 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3937 flags metadata, using the following key-value pairs:
3938
3939 .. list-table::
3940    :header-rows: 1
3941    :widths: 30 70
3942
3943    * - Key
3944      - Value
3945
3946    * - short_wchar
3947      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3948        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3949
3950    * - short_enum
3951      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3952        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3953          represent all of its values.
3954
3955 For example, the following metadata section specifies that the module was
3956 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3957 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3958
3959     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3960     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3961     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3962
3963 .. _intrinsicglobalvariables:
3964
3965 Intrinsic Global Variables
3966 ==========================
3967
3968 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3969 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3970 All globals of this sort should have a section specified as
3971 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3972 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3973
3974 .. _gv_llvmused:
3975
3976 The '``llvm.used``' Global Variable
3977 -----------------------------------
3978
3979 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3980 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3981 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3982 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3983 use of it is:
3984
3985 .. code-block:: llvm
3986
3987     @X = global i8 4
3988     @Y = global i32 123
3989
3990     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3991        i8* @X,
3992        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3993     ], section "llvm.metadata"
3994
3995 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3996 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3997 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3998 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3999 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4000 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4001 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4002
4003 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4004 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4005 molesting the symbol.
4006
4007 .. _gv_llvmcompilerused:
4008
4009 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4010 --------------------------------------------
4011
4012 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4013 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4014 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4015 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4016 by ``@llvm.used``.
4017
4018 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4019 and should not be exposed to source languages.
4020
4021 .. _gv_llvmglobalctors:
4022
4023 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4024 -------------------------------------------
4025
4026 .. code-block:: llvm
4027
4028     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4029     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4030
4031 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4032 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4033 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4034 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4035 functions with the same priority is not defined.
4036
4037 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4038 or function, the initializer function will only run if the associated
4039 data from the current module is not discarded.
4040
4041 .. _llvmglobaldtors:
4042
4043 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4044 -------------------------------------------
4045
4046 .. code-block:: llvm
4047
4048     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4049     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4050
4051 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4052 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4053 The functions referenced by this array will be called in descending
4054 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4055 order of functions with the same priority is not defined.
4056
4057 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4058 or function, the destructor function will only run if the associated
4059 data from the current module is not discarded.
4060
4061 Instruction Reference
4062 =====================
4063
4064 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4065 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4066 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4067 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4068 :ref:`other instructions <otherops>`.
4069
4070 .. _terminators:
4071
4072 Terminator Instructions
4073 -----------------------
4074
4075 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4076 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4077 block should be executed after the current block is finished. These
4078 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4079 control flow, not values (the one exception being the
4080 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4081
4082 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4083 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4084 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4085 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4086
4087 .. _i_ret:
4088
4089 '``ret``' Instruction
4090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4091
4092 Syntax:
4093 """""""
4094
4095 ::
4096
4097       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4098       ret void                 ; Return from void function
4099
4100 Overview:
4101 """""""""
4102
4103 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4104 a value) from a function back to the caller.
4105
4106 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4107 value and then causes control flow, and one that just causes control
4108 flow to occur.
4109
4110 Arguments:
4111 """"""""""
4112
4113 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4114 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4115 class <t_firstclass>`' type.
4116
4117 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4118 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4119 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4120 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4121 value.
4122
4123 Semantics:
4124 """"""""""
4125
4126 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4127 the calling function's context. If the caller is a
4128 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4129 instruction after the call. If the caller was an
4130 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4131 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4132 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4133 value.
4134
4135 Example:
4136 """"""""
4137
4138 .. code-block:: llvm
4139
4140       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4141       ret void                        ; Return from a void function
4142       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4143
4144 .. _i_br:
4145
4146 '``br``' Instruction
4147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4148
4149 Syntax:
4150 """""""
4151
4152 ::
4153
4154       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4155       br label <dest>          ; Unconditional branch
4156
4157 Overview:
4158 """""""""
4159
4160 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4161 different basic block in the current function. There are two forms of
4162 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4163 unconditional branch.
4164
4165 Arguments:
4166 """"""""""
4167
4168 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4169 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4170 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4171
4172 Semantics:
4173 """"""""""
4174
4175 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4176 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4177 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4178 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4179
4180 Example:
4181 """"""""
4182
4183 .. code-block:: llvm
4184
4185     Test:
4186       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4187       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4188     IfEqual:
4189       ret i32 1
4190     IfUnequal:
4191       ret i32 0
4192
4193 .. _i_switch:
4194
4195 '``switch``' Instruction
4196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4197
4198 Syntax:
4199 """""""
4200
4201 ::
4202
4203       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4204
4205 Overview:
4206 """""""""
4207
4208 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4209 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4210 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4211 destinations.
4212
4213 Arguments:
4214 """"""""""
4215
4216 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4217 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4218 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4219 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4220
4221 Semantics:
4222 """"""""""
4223
4224 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4225 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4226 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4227 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4228 to the default destination.
4229
4230 Implementation:
4231 """""""""""""""
4232
4233 Depending on properties of the target machine and the particular
4234 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4235 different ways. For example, it could be generated as a series of
4236 chained conditional branches or with a lookup table.
4237
4238 Example:
4239 """"""""
4240
4241 .. code-block:: llvm
4242
4243      ; Emulate a conditional br instruction
4244      %Val = zext i1 %value to i32
4245      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4246
4247      ; Emulate an unconditional br instruction
4248      switch i32 0, label %dest [ ]
4249
4250      ; Implement a jump table:
4251      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4252                                          i32 1, label %onone
4253                                          i32 2, label %ontwo ]
4254
4255 .. _i_indirectbr:
4256
4257 '``indirectbr``' Instruction
4258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4259
4260 Syntax:
4261 """""""
4262
4263 ::
4264
4265       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4266
4267 Overview:
4268 """""""""
4269
4270 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4271 label within the current function, whose address is specified by
4272 "``address``". Address must be derived from a
4273 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4274
4275 Arguments:
4276 """"""""""
4277
4278 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4279 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4280 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4281 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4282
4283 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4284 accurate understanding of the CFG.
4285
4286 Semantics:
4287 """"""""""
4288
4289 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4290 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4291 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4292 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4293
4294 Implementation:
4295 """""""""""""""
4296
4297 This is typically implemented with a jump through a register.
4298
4299 Example:
4300 """"""""
4301
4302 .. code-block:: llvm
4303
4304      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4305
4306 .. _i_invoke:
4307
4308 '``invoke``' Instruction
4309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4310
4311 Syntax:
4312 """""""
4313
4314 ::
4315
4316       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4317                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4318
4319 Overview:
4320 """""""""
4321
4322 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4323 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4324 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4325 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4326 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4327 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4328 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4329 nearest "exception" label.
4330
4331 The '``exception``' label is a `landing
4332 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4333 '``exception``' label is required to have the
4334 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4335 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4336 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4337 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4338 instruction, so that the important information contained within the
4339 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4340
4341 Arguments:
4342 """"""""""
4343
4344 This instruction requires several arguments:
4345
4346 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4347    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4348    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4349 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4350    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4351    are valid here.
4352 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4353    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4354    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4355    branching off an arbitrary pointer to function value.
4356 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4357    function to be invoked.
4358 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4359    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4360    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4361    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4362    extra arguments can be specified.
4363 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4364    executes a '``ret``' instruction.
4365 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4366    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4367    mechanism.
4368 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4369    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4370    attributes are valid here.
4371
4372 Semantics:
4373 """"""""""
4374
4375 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4376 instruction in most regards. The primary difference is that it
4377 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4378 library to unwind the stack.
4379
4380 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4381 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4382 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4383 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4384
4385 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4386 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4387 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4388 return value is available.
4389
4390 Example:
4391 """"""""
4392
4393 .. code-block:: llvm
4394
4395       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4396                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4397       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4398                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4399
4400 .. _i_resume:
4401
4402 '``resume``' Instruction
4403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4404
4405 Syntax:
4406 """""""
4407
4408 ::
4409
4410       resume <type> <value>
4411
4412 Overview:
4413 """""""""
4414
4415 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4416 successors.
4417
4418 Arguments:
4419 """"""""""
4420
4421 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4422 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4423 function.
4424
4425 Semantics:
4426 """"""""""
4427
4428 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4429 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4430 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4431
4432 Example:
4433 """"""""
4434
4435 .. code-block:: llvm
4436
4437       resume { i8*, i32 } %exn
4438
4439 .. _i_unreachable:
4440
4441 '``unreachable``' Instruction
4442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4443
4444 Syntax:
4445 """""""
4446
4447 ::
4448
4449       unreachable
4450
4451 Overview:
4452 """""""""
4453
4454 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4455 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4456 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4457 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4458
4459 Semantics:
4460 """"""""""
4461
4462 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4463
4464 .. _binaryops:
4465
4466 Binary Operations
4467 -----------------
4468
4469 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4470 They require two operands of the same type, execute an operation on
4471 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4472 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4473 result value has the same type as its operands.
4474
4475 There are several different binary operators:
4476
4477 .. _i_add:
4478
4479 '``add``' Instruction
4480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4481
4482 Syntax:
4483 """""""
4484
4485 ::
4486
4487       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4488       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4489       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4490       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4491
4492 Overview:
4493 """""""""
4494
4495 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4496
4497 Arguments:
4498 """"""""""
4499
4500 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4501 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4502 arguments must have identical types.
4503
4504 Semantics:
4505 """"""""""
4506
4507 The value produced is the integer sum of the two operands.
4508
4509 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4510 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4511 the result.
4512
4513 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4514 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4515
4516 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4517 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4518 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4519 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4520
4521 Example:
4522 """"""""
4523
4524 .. code-block:: llvm
4525
4526       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4527
4528 .. _i_fadd:
4529
4530 '``fadd``' Instruction
4531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4532
4533 Syntax:
4534 """""""
4535
4536 ::
4537
4538       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4539
4540 Overview:
4541 """""""""
4542
4543 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4544
4545 Arguments:
4546 """"""""""
4547
4548 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4549 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4550 Both arguments must have identical types.
4551
4552 Semantics:
4553 """"""""""
4554
4555 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4556 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4557 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4558 optimizations:
4559
4560 Example:
4561 """"""""
4562
4563 .. code-block:: llvm
4564
4565       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4566
4567 '``sub``' Instruction
4568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4569
4570 Syntax:
4571 """""""
4572
4573 ::
4574
4575       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4576       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4577       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4578       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4579
4580 Overview:
4581 """""""""
4582
4583 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4584
4585 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4586 instruction present in most other intermediate representations.
4587
4588 Arguments:
4589 """"""""""
4590
4591 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4592 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4593 arguments must have identical types.
4594
4595 Semantics:
4596 """"""""""
4597
4598 The value produced is the integer difference of the two operands.
4599
4600 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4601 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4602 the result.
4603
4604 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4605 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4606
4607 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4608 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4609 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4610 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4611
4612 Example:
4613 """"""""
4614
4615 .. code-block:: llvm
4616
4617       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4618       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4619
4620 .. _i_fsub:
4621
4622 '``fsub``' Instruction
4623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4624
4625 Syntax:
4626 """""""
4627
4628 ::
4629
4630       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4631
4632 Overview:
4633 """""""""
4634
4635 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4636
4637 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4638 instruction present in most other intermediate representations.
4639
4640 Arguments:
4641 """"""""""
4642
4643 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4644 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4645 Both arguments must have identical types.
4646
4647 Semantics:
4648 """"""""""
4649
4650 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4651 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4652 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4653 unsafe floating point optimizations:
4654
4655 Example:
4656 """"""""
4657
4658 .. code-block:: llvm
4659
4660       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4661       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4662
4663 '``mul``' Instruction
4664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4665
4666 Syntax:
4667 """""""
4668
4669 ::
4670
4671       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4672       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4673       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4674       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4675
4676 Overview:
4677 """""""""
4678
4679 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4680
4681 Arguments:
4682 """"""""""
4683
4684 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4685 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4686 arguments must have identical types.
4687
4688 Semantics:
4689 """"""""""
4690
4691 The value produced is the integer product of the two operands.
4692
4693 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4694 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4695 bit width of the result.
4696
4697 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4698 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4699 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4700 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4701 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4702 product.
4703
4704 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4705 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4706 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4707 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4708
4709 Example:
4710 """"""""
4711
4712 .. code-block:: llvm
4713
4714       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4715
4716 .. _i_fmul:
4717
4718 '``fmul``' Instruction
4719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4720
4721 Syntax:
4722 """""""
4723
4724 ::
4725
4726       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4727
4728 Overview:
4729 """""""""
4730
4731 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4732
4733 Arguments:
4734 """"""""""
4735
4736 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4737 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4738 Both arguments must have identical types.
4739
4740 Semantics:
4741 """"""""""
4742
4743 The value produced is the floating point product of the two operands.
4744 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4745 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4746 unsafe floating point optimizations:
4747
4748 Example:
4749 """"""""
4750
4751 .. code-block:: llvm
4752
4753       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4754
4755 '``udiv``' Instruction
4756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4757
4758 Syntax:
4759 """""""
4760
4761 ::
4762
4763       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4764       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4765
4766 Overview:
4767 """""""""
4768
4769 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4770
4771 Arguments:
4772 """"""""""
4773
4774 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4775 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4776 arguments must have identical types.
4777
4778 Semantics:
4779 """"""""""
4780
4781 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4782
4783 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4784 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4785
4786 Division by zero leads to undefined behavior.
4787
4788 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4789 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4790 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4791
4792 Example:
4793 """"""""
4794
4795 .. code-block:: llvm
4796
4797       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4798
4799 '``sdiv``' Instruction
4800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4801
4802 Syntax:
4803 """""""
4804
4805 ::
4806
4807       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4808       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4809
4810 Overview:
4811 """""""""
4812
4813 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4814
4815 Arguments:
4816 """"""""""
4817
4818 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4819 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4820 arguments must have identical types.
4821
4822 Semantics:
4823 """"""""""
4824
4825 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4826 rounded towards zero.
4827
4828 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4829 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4830
4831 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4832 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4833 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4834
4835 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4836 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4837
4838 Example:
4839 """"""""
4840
4841 .. code-block:: llvm
4842
4843       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4844
4845 .. _i_fdiv:
4846
4847 '``fdiv``' Instruction
4848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4849
4850 Syntax:
4851 """""""
4852
4853 ::
4854
4855       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4856
4857 Overview:
4858 """""""""
4859
4860 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4861
4862 Arguments:
4863 """"""""""
4864
4865 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4866 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4867 Both arguments must have identical types.
4868
4869 Semantics:
4870 """"""""""
4871
4872 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4873 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4874 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4875 unsafe floating point optimizations:
4876
4877 Example:
4878 """"""""
4879
4880 .. code-block:: llvm
4881
4882       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4883
4884 '``urem``' Instruction
4885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4886
4887 Syntax:
4888 """""""
4889
4890 ::
4891
4892       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4893
4894 Overview:
4895 """""""""
4896
4897 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4898 division of its two arguments.
4899
4900 Arguments:
4901 """"""""""
4902
4903 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4904 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4905 arguments must have identical types.
4906
4907 Semantics:
4908 """"""""""
4909
4910 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4911 This instruction always performs an unsigned division to get the
4912 remainder.
4913
4914 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4915 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4916
4917 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4918
4919 Example:
4920 """"""""
4921
4922 .. code-block:: llvm
4923
4924       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4925
4926 '``srem``' Instruction
4927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4928
4929 Syntax:
4930 """""""
4931
4932 ::
4933
4934       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4935
4936 Overview:
4937 """""""""
4938
4939 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4940 division of its two operands. This instruction can also take
4941 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4942 must be integers.
4943
4944 Arguments:
4945 """"""""""
4946
4947 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4948 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4949 arguments must have identical types.
4950
4951 Semantics:
4952 """"""""""
4953
4954 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4955 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4956 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4957 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4958 difference, see `The Math
4959 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4960 table of how this is implemented in various languages, please see
4961 `Wikipedia: modulo
4962 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4963
4964 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4965 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4966
4967 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4968 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4969 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4970 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4971 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4972 result of the division and the remainder.)
4973
4974 Example:
4975 """"""""
4976
4977 .. code-block:: llvm
4978
4979       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4980
4981 .. _i_frem:
4982
4983 '``frem``' Instruction
4984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4985
4986 Syntax:
4987 """""""
4988
4989 ::
4990
4991       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4992
4993 Overview:
4994 """""""""
4995
4996 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4997 its two operands.
4998
4999 Arguments:
5000 """"""""""
5001
5002 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5003 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5004 Both arguments must have identical types.
5005
5006 Semantics:
5007 """"""""""
5008
5009 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5010 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5011 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5012 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5013
5014 Example:
5015 """"""""
5016
5017 .. code-block:: llvm
5018
5019       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5020
5021 .. _bitwiseops:
5022
5023 Bitwise Binary Operations
5024 -------------------------
5025
5026 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5027 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5028 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5029 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5030 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5031
5032 '``shl``' Instruction
5033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5034
5035 Syntax:
5036 """""""
5037
5038 ::
5039
5040       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5041       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5042       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5043       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5044
5045 Overview:
5046 """""""""
5047
5048 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5049 a specified number of bits.
5050
5051 Arguments:
5052 """"""""""
5053
5054 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5055 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5056 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5057
5058 Semantics:
5059 """"""""""
5060
5061 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5062 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5063 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5064 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5065 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5066 in ``op2``.
5067
5068 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5069 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5070 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5071 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5072 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5073 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5074 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5075
5076 Example:
5077 """"""""
5078
5079 .. code-block:: llvm
5080
5081       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5082       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5083       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5084       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5085       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5086
5087 '``lshr``' Instruction
5088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5089
5090 Syntax:
5091 """""""
5092
5093 ::
5094
5095       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5096       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5097
5098 Overview:
5099 """""""""
5100
5101 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5102 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5103
5104 Arguments:
5105 """"""""""
5106
5107 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5108 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5109 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5110
5111 Semantics:
5112 """"""""""
5113
5114 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5115 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5116 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5117 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5118 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5119 corresponding shift amount in ``op2``.
5120
5121 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5122 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5123 non-zero.
5124
5125 Example:
5126 """"""""
5127
5128 .. code-block:: llvm
5129
5130       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5131       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5132       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5133       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5134       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5135       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5136
5137 '``ashr``' Instruction
5138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5139
5140 Syntax:
5141 """""""
5142
5143 ::
5144
5145       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5146       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5147
5148 Overview:
5149 """""""""
5150
5151 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5152 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5153 extension.
5154
5155 Arguments:
5156 """"""""""
5157
5158 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5159 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5160 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5161
5162 Semantics:
5163 """"""""""
5164
5165 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5166 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5167 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5168 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5169 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5170 corresponding shift amount in ``op2``.
5171
5172 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5173 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5174 non-zero.
5175
5176 Example:
5177 """"""""
5178
5179 .. code-block:: llvm
5180
5181       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5182       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5183       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5184       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5185       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5186       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5187
5188 '``and``' Instruction
5189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5190
5191 Syntax:
5192 """""""
5193
5194 ::
5195
5196       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5197
5198 Overview:
5199 """""""""
5200
5201 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5202 operands.
5203
5204 Arguments:
5205 """"""""""
5206
5207 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5208 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5209 arguments must have identical types.
5210
5211 Semantics:
5212 """"""""""
5213
5214 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5215
5216 +-----+-----+-----+
5217 | In0 | In1 | Out |
5218 +-----+-----+-----+
5219 |   0 |   0 |   0 |
5220 +-----+-----+-----+
5221 |   0 |   1 |   0 |
5222 +-----+-----+-----+
5223 |   1 |   0 |   0 |
5224 +-----+-----+-----+
5225 |   1 |   1 |   1 |
5226 +-----+-----+-----+
5227
5228 Example:
5229 """"""""
5230
5231 .. code-block:: llvm
5232
5233       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5234       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5235       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5236
5237 '``or``' Instruction
5238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5239
5240 Syntax:
5241 """""""
5242
5243 ::
5244
5245       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5246
5247 Overview:
5248 """""""""
5249
5250 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5251 two operands.
5252
5253 Arguments:
5254 """"""""""
5255
5256 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5257 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5258 arguments must have identical types.
5259
5260 Semantics:
5261 """"""""""
5262
5263 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5264
5265 +-----+-----+-----+
5266 | In0 | In1 | Out |
5267 +-----+-----+-----+
5268 |   0 |   0 |   0 |
5269 +-----+-----+-----+
5270 |   0 |   1 |   1 |
5271 +-----+-----+-----+
5272 |   1 |   0 |   1 |
5273 +-----+-----+-----+
5274 |   1 |   1 |   1 |
5275 +-----+-----+-----+
5276
5277 Example:
5278 """"""""
5279
5280 ::
5281
5282       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5283       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5284       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5285
5286 '``xor``' Instruction
5287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5288
5289 Syntax:
5290 """""""
5291
5292 ::
5293
5294       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5295
5296 Overview:
5297 """""""""
5298
5299 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5300 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5301 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5302
5303 Arguments:
5304 """"""""""
5305
5306 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5307 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5308 arguments must have identical types.
5309
5310 Semantics:
5311 """"""""""
5312
5313 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5314
5315 +-----+-----+-----+
5316 | In0 | In1 | Out |
5317 +-----+-----+-----+
5318 |   0 |   0 |   0 |
5319 +-----+-----+-----+
5320 |   0 |   1 |   1 |
5321 +-----+-----+-----+
5322 |   1 |   0 |   1 |
5323 +-----+-----+-----+
5324 |   1 |   1 |   0 |
5325 +-----+-----+-----+
5326
5327 Example:
5328 """"""""
5329
5330 .. code-block:: llvm
5331
5332       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5333       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5334       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5335       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5336
5337 Vector Operations
5338 -----------------
5339
5340 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5341 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5342 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5343 While LLVM does directly support these vector operations, many
5344 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5345 take full advantage of a specific target.
5346
5347 .. _i_extractelement:
5348
5349 '``extractelement``' Instruction
5350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5351
5352 Syntax:
5353 """""""
5354
5355 ::
5356
5357       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5358
5359 Overview:
5360 """""""""
5361
5362 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5363 from a vector at a specified index.
5364
5365 Arguments:
5366 """"""""""
5367
5368 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5369 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5370 the position from which to extract the element. The index may be a
5371 variable of any integer type.
5372
5373 Semantics:
5374 """"""""""
5375
5376 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5377 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5378 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5379
5380 Example:
5381 """"""""
5382
5383 .. code-block:: llvm
5384
5385       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5386
5387 .. _i_insertelement:
5388
5389 '``insertelement``' Instruction
5390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5391
5392 Syntax:
5393 """""""
5394
5395 ::
5396
5397       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5398
5399 Overview:
5400 """""""""
5401
5402 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5403 vector at a specified index.
5404
5405 Arguments:
5406 """"""""""
5407
5408 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5409 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5410 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5411 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5412 index may be a variable of any integer type.
5413
5414 Semantics:
5415 """"""""""
5416
5417 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5418 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5419 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5420 undefined.
5421
5422 Example:
5423 """"""""
5424
5425 .. code-block:: llvm
5426
5427       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5428
5429 .. _i_shufflevector:
5430
5431 '``shufflevector``' Instruction
5432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5433
5434 Syntax:
5435 """""""
5436
5437 ::
5438
5439       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5440
5441 Overview:
5442 """""""""
5443
5444 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5445 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5446 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5447
5448 Arguments:
5449 """"""""""
5450
5451 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5452 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5453 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5454 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5455 same as the element type of the first two operands.
5456
5457 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5458 constant integer or undef values.
5459
5460 Semantics:
5461 """"""""""
5462
5463 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5464 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5465 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5466 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5467 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5468 only one vector.
5469
5470 Example:
5471 """"""""
5472
5473 .. code-block:: llvm
5474
5475       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5476                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5477       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5478                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5479       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5480                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5481       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5482                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5483
5484 Aggregate Operations
5485 --------------------
5486
5487 LLVM supports several instructions for working with
5488 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5489
5490 .. _i_extractvalue:
5491
5492 '``extractvalue``' Instruction
5493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5494
5495 Syntax:
5496 """""""
5497
5498 ::
5499
5500       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5501
5502 Overview:
5503 """""""""
5504
5505 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5506 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5507
5508 Arguments:
5509 """"""""""
5510
5511 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5512 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5513 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5514 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5515
5516 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5517
5518 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5519    omitted and assumed to be zero.
5520 -  At least one index must be specified.
5521 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5522
5523 Semantics:
5524 """"""""""
5525
5526 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5527 the index operands.
5528
5529 Example:
5530 """"""""
5531
5532 .. code-block:: llvm
5533
5534       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5535
5536 .. _i_insertvalue:
5537
5538 '``insertvalue``' Instruction
5539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5540
5541 Syntax:
5542 """""""
5543
5544 ::
5545
5546       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5547
5548 Overview:
5549 """""""""
5550
5551 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5552 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5553
5554 Arguments:
5555 """"""""""
5556
5557 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5558 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5559 a first-class value to insert. The following operands are constant
5560 indices indicating the position at which to insert the value in a
5561 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5562 to insert must have the same type as the value identified by the
5563 indices.
5564
5565 Semantics:
5566 """"""""""
5567
5568 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5569 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5570 indices is that of ``elt``.
5571
5572 Example:
5573 """"""""
5574
5575 .. code-block:: llvm
5576
5577       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5578       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5579       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5580
5581 .. _memoryops:
5582
5583 Memory Access and Addressing Operations
5584 ---------------------------------------
5585
5586 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5587 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5588 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5589 memory in LLVM.
5590
5591 .. _i_alloca:
5592
5593 '``alloca``' Instruction
5594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5595
5596 Syntax:
5597 """""""
5598
5599 ::
5600
5601       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5602
5603 Overview:
5604 """""""""
5605
5606 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5607 currently executing function, to be automatically released when this
5608 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5609 generic address space (address space zero).
5610
5611 Arguments:
5612 """"""""""
5613
5614 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5615 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5616 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5617 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5618 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5619 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5620 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5621 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5622 boundary compatible with the type.
5623
5624 '``type``' may be any sized type.
5625
5626 Semantics:
5627 """"""""""
5628
5629 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5630 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5631 memory is automatically released when the function returns. The
5632 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5633 variables that must have an address available. When the function returns
5634 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5635 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5636 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5637 is not specified.
5638
5639 Example:
5640 """"""""
5641
5642 .. code-block:: llvm
5643
5644       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5645       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5646       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5647       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5648
5649 .. _i_load:
5650
5651 '``load``' Instruction
5652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5653
5654 Syntax:
5655 """""""
5656
5657 ::
5658
5659       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5660       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5661       !<index> = !{ i32 1 }
5662
5663 Overview:
5664 """""""""
5665
5666 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5667
5668 Arguments:
5669 """"""""""
5670
5671 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5672 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5673 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5674 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5675 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5676 operations <volatile>`.
5677
5678 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5679 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5680 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5681 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5682 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5683 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5684 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5685 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5686 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5687 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5688 any defined semantics for atomic loads.
5689
5690 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5691 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5692 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5693 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5694 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5695 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5696 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5697 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5698
5699 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5700 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5701 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5702 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5703 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5704 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5705 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5706
5707 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5708 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5709 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5710 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5711 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5712 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5713 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5714 its value is henceforth unchanging.
5715
5716 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5717 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5718 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5719 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5720 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5721 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5722 to loads of a pointer type.
5723
5724 Semantics:
5725 """"""""""
5726
5727 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5728 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5729 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5730 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5731 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5732 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5733 written using a store of the same type.
5734
5735 Examples:
5736 """""""""
5737
5738 .. code-block:: llvm
5739
5740       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5741       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5742       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5743
5744 .. _i_store:
5745
5746 '``store``' Instruction
5747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5748
5749 Syntax:
5750 """""""
5751
5752 ::
5753
5754       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5755       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5756
5757 Overview:
5758 """""""""
5759
5760 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5761
5762 Arguments:
5763 """"""""""
5764
5765 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5766 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5767 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5768 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5769 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5770 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5771 operations <volatile>`.
5772
5773 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5774 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5775 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5776 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5777 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5778 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5779 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5780 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5781 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5782 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5783 have any defined semantics for atomic stores.
5784
5785 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5786 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5787 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5788 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5789 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5790 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5791 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5792 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5793
5794 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5795 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5796 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5797 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5798 be reused in the cache. The code generator may select special
5799 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5800 x86.
5801
5802 Semantics:
5803 """"""""""
5804
5805 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5806 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5807 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5808 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5809 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5810 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5811 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5812 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5813
5814 Example:
5815 """"""""
5816
5817 .. code-block:: llvm
5818
5819       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5820       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5821       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5822
5823 .. _i_fence:
5824
5825 '``fence``' Instruction
5826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5827
5828 Syntax:
5829 """""""
5830
5831 ::
5832
5833       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5834
5835 Overview:
5836 """""""""
5837
5838 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5839 between operations.
5840
5841 Arguments:
5842 """"""""""
5843
5844 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5845 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5846 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5847
5848 Semantics:
5849 """"""""""
5850
5851 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5852 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5853 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5854 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5855 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5856 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5857 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5858 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5859 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5860 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5861 *happens-before* edge.
5862
5863 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5864 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5865 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5866
5867 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5868 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5869 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5870
5871 Example:
5872 """"""""
5873
5874 .. code-block:: llvm
5875
5876       fence acquire                          ; yields void
5877       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5878
5879 .. _i_cmpxchg:
5880
5881 '``cmpxchg``' Instruction
5882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5883
5884 Syntax:
5885 """""""
5886
5887 ::
5888
5889       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5890
5891 Overview:
5892 """""""""
5893
5894 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5895 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5896 equal, it tries to store a new value into the memory.
5897
5898 Arguments:
5899 """"""""""
5900
5901 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5902 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5903 address, and a new value to place at that address if the compared values
5904 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5905 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5906 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5907 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5908 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5909 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5910 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5911
5912 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5913 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5914 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5915 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5916 ``release`` or ``acq_rel``.
5917
5918 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5919 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5920 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5921 respect to all other code in the system.
5922
5923 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5924 equal to the size in memory of the operand.
5925
5926 Semantics:
5927 """"""""""
5928
5929 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5930 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5931 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5932 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5933
5934 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5935 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5936 matched.
5937
5938 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5939 if the value loaded equals ``cmp``.
5940
5941 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5942 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5943 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5944
5945 Example:
5946 """"""""
5947
5948 .. code-block:: llvm
5949
5950     entry:
5951       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
5952       br label %loop
5953
5954     loop:
5955       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5956       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5957       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5958       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5959       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5960       br i1 %success, label %done, label %loop
5961
5962     done:
5963       ...
5964
5965 .. _i_atomicrmw:
5966
5967 '``atomicrmw``' Instruction
5968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5969
5970 Syntax:
5971 """""""
5972
5973 ::
5974
5975       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5976
5977 Overview:
5978 """""""""
5979
5980 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5981
5982 Arguments:
5983 """"""""""
5984
5985 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5986 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5987 operation. The operation must be one of the following keywords:
5988
5989 -  xchg
5990 -  add
5991 -  sub
5992 -  and
5993 -  nand
5994 -  or
5995 -  xor
5996 -  max
5997 -  min
5998 -  umax
5999 -  umin
6000
6001 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6002 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6003 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6004 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6005 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6006 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6007 operations <volatile>`.
6008
6009 Semantics:
6010 """"""""""
6011
6012 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6013 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6014 value at the location is returned. The modification is specified by the
6015 operation argument:
6016
6017 -  xchg: ``*ptr = val``
6018 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6019 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6020 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6021 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6022 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6023 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6024 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6025 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6026 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6027    comparison)
6028 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6029    comparison)
6030
6031 Example:
6032 """"""""
6033
6034 .. code-block:: llvm
6035
6036       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6037
6038 .. _i_getelementptr:
6039
6040 '``getelementptr``' Instruction
6041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6042
6043 Syntax:
6044 """""""
6045
6046 ::
6047
6048       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6049       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6050       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6051
6052 Overview:
6053 """""""""
6054
6055 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6056 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6057 address calculation only and does not access memory.
6058
6059 Arguments:
6060 """"""""""
6061
6062 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6063 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6064 base address to start from. The remaining arguments are indices
6065 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6066 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6067 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6068 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6069 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6070 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6071 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6072 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6073 would require loading the pointer before continuing calculation.
6074
6075 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6076 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6077 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6078 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6079 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6080 required to be constant. These integers are treated as signed values
6081 where relevant.
6082
6083 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6084 to LLVM:
6085
6086 .. code-block:: c
6087
6088     struct RT {
6089       char A;
6090       int B[10][20];
6091       char C;
6092     };
6093     struct ST {
6094       int X;
6095       double Y;
6096       struct RT Z;
6097     };
6098
6099     int *foo(struct ST *s) {
6100       return &s[1].Z.B[5][13];
6101     }
6102
6103 The LLVM code generated by Clang is:
6104
6105 .. code-block:: llvm
6106
6107     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6108     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6109
6110     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6111     entry:
6112       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6113       ret i32* %arrayidx
6114     }
6115
6116 Semantics:
6117 """"""""""
6118
6119 In the example above, the first index is indexing into the
6120 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6121 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6122 indexes into the third element of the structure, yielding a
6123 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6124 structure. The third index indexes into the second element of the
6125 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6126 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6127 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6128 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6129
6130 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6131 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6132 for the given testcase is equivalent to:
6133
6134 .. code-block:: llvm
6135
6136     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6137       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6138       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6139       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6140       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6141       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6142       ret i32* %t5
6143     }
6144
6145 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6146 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6147 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6148 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6149 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6150 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6151 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6152 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6153 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6154 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6155
6156 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6157 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6158 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6159 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6160 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6161 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6162 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6163 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6164 information.
6165
6166 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6167 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6168
6169 Example:
6170 """"""""
6171
6172 .. code-block:: llvm
6173
6174         ; yields [12 x i8]*:aptr
6175         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6176         ; yields i8*:vptr
6177         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6178         ; yields i8*:eptr
6179         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6180         ; yields i32*:iptr
6181         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6182
6183 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6184 must be a vector with the same number of elements. For example:
6185
6186 .. code-block:: llvm
6187
6188      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6189
6190 Conversion Operations
6191 ---------------------
6192
6193 The instructions in this category are the conversion instructions
6194 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6195 various bit conversions on the operand.
6196
6197 '``trunc .. to``' Instruction
6198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6199
6200 Syntax:
6201 """""""
6202
6203 ::
6204
6205       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6206
6207 Overview:
6208 """""""""
6209
6210 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6211
6212 Arguments:
6213 """"""""""
6214
6215 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6216 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6217 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6218 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6219 types are not allowed.
6220
6221 Semantics:
6222 """"""""""
6223
6224 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6225 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6226 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6227 It will always truncate bits.
6228
6229 Example:
6230 """"""""
6231
6232 .. code-block:: llvm
6233
6234       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6235       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6236       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6237       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6238
6239 '``zext .. to``' Instruction
6240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6241
6242 Syntax:
6243 """""""
6244
6245 ::
6246
6247       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6248
6249 Overview:
6250 """""""""
6251
6252 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6253
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6256
6257 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6258 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6259 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6260 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6261
6262 Semantics:
6263 """"""""""
6264
6265 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6266 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6267
6268 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6269
6270 Example:
6271 """"""""
6272
6273 .. code-block:: llvm
6274
6275       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6276       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6277       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6278
6279 '``sext .. to``' Instruction
6280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6281
6282 Syntax:
6283 """""""
6284
6285 ::
6286
6287       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6288
6289 Overview:
6290 """""""""
6291
6292 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6293
6294 Arguments:
6295 """"""""""
6296
6297 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6298 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6299 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6300 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6301
6302 Semantics:
6303 """"""""""
6304
6305 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6306 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6307 of the type ``ty2``.
6308
6309 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6310
6311 Example:
6312 """"""""
6313
6314 .. code-block:: llvm
6315
6316       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6317       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6318       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6319
6320 '``fptrunc .. to``' Instruction
6321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6322
6323 Syntax:
6324 """""""
6325
6326 ::
6327
6328       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6329
6330 Overview:
6331 """""""""
6332
6333 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6334
6335 Arguments:
6336 """"""""""
6337
6338 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6339 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6340 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6341 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6342
6343 Semantics:
6344 """"""""""
6345
6346 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6347 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6348 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6349 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6350
6351 Example:
6352 """"""""
6353
6354 .. code-block:: llvm
6355
6356       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6357       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6358
6359 '``fpext .. to``' Instruction
6360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6361
6362 Syntax:
6363 """""""
6364
6365 ::
6366
6367       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6368
6369 Overview:
6370 """""""""
6371
6372 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6373 point value.
6374
6375 Arguments:
6376 """"""""""
6377
6378 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6379 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6380 to. The source type must be smaller than the destination type.
6381
6382 Semantics:
6383 """"""""""
6384
6385 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6386 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6387 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6388 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6389 *no-op cast* for a floating point cast.
6390
6391 Example:
6392 """"""""
6393
6394 .. code-block:: llvm
6395
6396       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6397       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6398
6399 '``fptoui .. to``' Instruction
6400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6401
6402 Syntax:
6403 """""""
6404
6405 ::
6406
6407       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6408
6409 Overview:
6410 """""""""
6411
6412 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6413 integer equivalent of type ``ty2``.
6414
6415 Arguments:
6416 """"""""""
6417
6418 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6419 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6420 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6421 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6422 type with the same number of elements as ``ty``
6423
6424 Semantics:
6425 """"""""""
6426
6427 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6428 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6429 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6430 are undefined.
6431
6432 Example:
6433 """"""""
6434
6435 .. code-block:: llvm
6436
6437       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6438       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6439       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6440
6441 '``fptosi .. to``' Instruction
6442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6443
6444 Syntax:
6445 """""""
6446
6447 ::
6448
6449       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6450
6451 Overview:
6452 """""""""
6453
6454 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6455 ``value`` to type ``ty2``.
6456
6457 Arguments:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6461 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6462 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6463 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6464 type with the same number of elements as ``ty``
6465
6466 Semantics:
6467 """"""""""
6468
6469 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6470 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6471 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6472 are undefined.
6473
6474 Example:
6475 """"""""
6476
6477 .. code-block:: llvm
6478
6479       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6480       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6481       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6482
6483 '``uitofp .. to``' Instruction
6484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6485
6486 Syntax:
6487 """""""
6488
6489 ::
6490
6491       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6492
6493 Overview:
6494 """""""""
6495
6496 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6497 and converts that value to the ``ty2`` type.
6498
6499 Arguments:
6500 """"""""""
6501
6502 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6503 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6504 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6505 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6506 type with the same number of elements as ``ty``
6507
6508 Semantics:
6509 """"""""""
6510
6511 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6512 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6513 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6514 are undefined.
6515
6516 Example:
6517 """"""""
6518
6519 .. code-block:: llvm
6520
6521       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6522       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6523
6524 '``sitofp .. to``' Instruction
6525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6526
6527 Syntax:
6528 """""""
6529
6530 ::
6531
6532       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6533
6534 Overview:
6535 """""""""
6536
6537 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6538 converts that value to the ``ty2`` type.
6539
6540 Arguments:
6541 """"""""""
6542
6543 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6544 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6545 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6546 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6547 type with the same number of elements as ``ty``
6548
6549 Semantics:
6550 """"""""""
6551
6552 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6553 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6554 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6555 undefined.
6556
6557 Example:
6558 """"""""
6559
6560 .. code-block:: llvm
6561
6562       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6563       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6564
6565 .. _i_ptrtoint:
6566
6567 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6569
6570 Syntax:
6571 """""""
6572
6573 ::
6574
6575       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6576
6577 Overview:
6578 """""""""
6579
6580 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6581 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6582
6583 Arguments:
6584 """"""""""
6585
6586 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6587 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6588 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6589 a vector of integers type.
6590
6591 Semantics:
6592 """"""""""
6593
6594 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6595 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6596 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6597 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6598 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6599 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6600 change.
6601
6602 Example:
6603 """"""""
6604
6605 .. code-block:: llvm
6606
6607       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6608       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6609       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6610
6611 .. _i_inttoptr:
6612
6613 '``inttoptr .. to``' Instruction
6614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6615
6616 Syntax:
6617 """""""
6618
6619 ::
6620
6621       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6622
6623 Overview:
6624 """""""""
6625
6626 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6627 pointer type, ``ty2``.
6628
6629 Arguments:
6630 """"""""""
6631
6632 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6633 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6634 type.
6635
6636 Semantics:
6637 """"""""""
6638
6639 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6640 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6641 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6642 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6643 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6644 nothing is done (*no-op cast*).
6645
6646 Example:
6647 """"""""
6648
6649 .. code-block:: llvm
6650
6651       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6652       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6653       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6654       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6655
6656 .. _i_bitcast:
6657
6658 '``bitcast .. to``' Instruction
6659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6660
6661 Syntax:
6662 """""""
6663
6664 ::
6665
6666       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6667
6668 Overview:
6669 """""""""
6670
6671 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6672 changing any bits.
6673
6674 Arguments:
6675 """"""""""
6676
6677 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6678 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6679 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6680 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6681 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6682 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6683 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6684 long as they have the same size).
6685
6686 Semantics:
6687 """"""""""
6688
6689 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6690 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6691 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6692 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6693 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6694 pointers) types with the same address space through this instruction.
6695 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6696 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6697
6698 Example:
6699 """"""""
6700
6701 .. code-block:: llvm
6702
6703       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6704       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6705       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6706       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6707
6708 .. _i_addrspacecast:
6709
6710 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6712
6713 Syntax:
6714 """""""
6715
6716 ::
6717
6718       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6719
6720 Overview:
6721 """""""""
6722
6723 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6724 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6725
6726 Arguments:
6727 """"""""""
6728
6729 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6730 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6731 address space.
6732
6733 Semantics:
6734 """"""""""
6735
6736 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6737 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6738 value modification, depending on the target and the address space
6739 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6740 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6741 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6742 location.
6743
6744 Example:
6745 """"""""
6746
6747 .. code-block:: llvm
6748
6749       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6750       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6751       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6752
6753 .. _otherops:
6754
6755 Other Operations
6756 ----------------
6757
6758 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6759 which defy better classification.
6760
6761 .. _i_icmp:
6762
6763 '``icmp``' Instruction
6764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6765
6766 Syntax:
6767 """""""
6768
6769 ::
6770
6771       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6772
6773 Overview:
6774 """""""""
6775
6776 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6777 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6778 pointer, or pointer vector operands.
6779
6780 Arguments:
6781 """"""""""
6782
6783 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6784 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6785 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6786
6787 #. ``eq``: equal
6788 #. ``ne``: not equal
6789 #. ``ugt``: unsigned greater than
6790 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6791 #. ``ult``: unsigned less than
6792 #. ``ule``: unsigned less or equal
6793 #. ``sgt``: signed greater than
6794 #. ``sge``: signed greater or equal
6795 #. ``slt``: signed less than
6796 #. ``sle``: signed less or equal
6797
6798 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6799 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6800 must also be identical types.
6801
6802 Semantics:
6803 """"""""""
6804
6805 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6806 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6807 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6808
6809 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6810    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6811 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6812    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6813 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6814    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6815 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6816    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6817 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6818    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6819 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6820    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6821 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6822    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6823 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6824    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6825 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6826    if ``op1`` is less than ``op2``.
6827 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6828    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6829
6830 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6831 are compared as if they were integers.
6832
6833 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6834 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6835 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6836
6837 Example:
6838 """"""""
6839
6840 .. code-block:: llvm
6841
6842       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6843       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6844       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6845       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6846       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6847       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6848
6849 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6850 ``icmp`` instruction.
6851
6852 .. _i_fcmp:
6853
6854 '``fcmp``' Instruction
6855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6856
6857 Syntax:
6858 """""""
6859
6860 ::
6861
6862       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6863
6864 Overview:
6865 """""""""
6866
6867 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6868 values based on comparison of its operands.
6869
6870 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6871 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6872
6873 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6874 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6875 compared.
6876
6877 Arguments:
6878 """"""""""
6879
6880 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6881 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6882 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6883
6884 #. ``false``: no comparison, always returns false
6885 #. ``oeq``: ordered and equal
6886 #. ``ogt``: ordered and greater than
6887 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6888 #. ``olt``: ordered and less than
6889 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6890 #. ``one``: ordered and not equal
6891 #. ``ord``: ordered (no nans)
6892 #. ``ueq``: unordered or equal
6893 #. ``ugt``: unordered or greater than
6894 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6895 #. ``ult``: unordered or less than
6896 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6897 #. ``une``: unordered or not equal
6898 #. ``uno``: unordered (either nans)
6899 #. ``true``: no comparison, always returns true
6900
6901 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6902 that either operand may be a QNAN.
6903
6904 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6905 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6906 type. They must have identical types.
6907
6908 Semantics:
6909 """"""""""
6910
6911 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6912 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6913 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6914 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6915
6916 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6917 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6918    is equal to ``op2``.
6919 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6920    is greater than ``op2``.
6921 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6922    is greater than or equal to ``op2``.
6923 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6924    is less than ``op2``.
6925 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6926    is less than or equal to ``op2``.
6927 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6928    is not equal to ``op2``.
6929 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6930 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6931    equal to ``op2``.
6932 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6933    greater than ``op2``.
6934 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6935    greater than or equal to ``op2``.
6936 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6937    less than ``op2``.
6938 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6939    less than or equal to ``op2``.
6940 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6941    not equal to ``op2``.
6942 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6943 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6944
6945 Example:
6946 """"""""
6947
6948 .. code-block:: llvm
6949
6950       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6951       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6952       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6953       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6954
6955 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6956 ``fcmp`` instruction.
6957
6958 .. _i_phi:
6959
6960 '``phi``' Instruction
6961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6962
6963 Syntax:
6964 """""""
6965
6966 ::
6967
6968       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6969
6970 Overview:
6971 """""""""
6972
6973 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6974 graph representing the function.
6975
6976 Arguments:
6977 """"""""""
6978
6979 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6980 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6981 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6982 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6983 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6984 label arguments.
6985
6986 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6987 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6988 block.
6989
6990 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6991 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6992 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6993 instruction's return value on the same edge).
6994
6995 Semantics:
6996 """"""""""
6997
6998 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6999 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7000 executed just prior to the current block.
7001
7002 Example:
7003 """"""""
7004
7005 .. code-block:: llvm
7006
7007     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7008       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7009       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7010       br label %Loop
7011
7012 .. _i_select:
7013
7014 '``select``' Instruction
7015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7016
7017 Syntax:
7018 """""""
7019
7020 ::
7021
7022       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7023
7024       selty is either i1 or {<N x i1>}
7025
7026 Overview:
7027 """""""""
7028
7029 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7030 condition, without IR-level branching.
7031
7032 Arguments:
7033 """"""""""
7034
7035 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7036 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7037 class <t_firstclass>` type.
7038
7039 Semantics:
7040 """"""""""
7041
7042 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7043 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7044 argument.
7045
7046 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7047 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7048
7049 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7050 same size, then an entire vector is selected.
7051
7052 Example:
7053 """"""""
7054
7055 .. code-block:: llvm
7056
7057       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7058
7059 .. _i_call:
7060
7061 '``call``' Instruction
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 ::
7068
7069       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7070
7071 Overview:
7072 """""""""
7073
7074 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7075
7076 Arguments:
7077 """"""""""
7078
7079 This instruction requires several arguments:
7080
7081 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7082    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7083    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7084    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7085    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7086
7087    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7088       recursive cycle in the call graph.
7089    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7090       forwarded in place.
7091
7092    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7093    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7094    rules:
7095
7096    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7097      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7098    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7099      produced by the call or void.
7100    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7101      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7102      in address space.
7103    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7104    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7105      returned, and inalloca, must match.
7106    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7107      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7108      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7109
7110    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7111    the following conditions are met:
7112
7113    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7114    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7115       uses value of call or is void).
7116    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7117       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7118    -  `Platform-specific constraints are
7119       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7120
7121 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7122    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7123    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7124    calling convention of the call must match the calling convention of
7125    the target function, or else the behavior is undefined.
7126 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7127    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7128    are valid here.
7129 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7130    type of the return value. Functions that return no value are marked
7131    ``void``.
7132 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7133    being invoked. The argument types must match the types implied by
7134    this signature. This type can be omitted if the function is not
7135    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7136    function.
7137 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7138    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7139    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7140    to function value.
7141 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7142    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7143    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7144    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7145    extra arguments can be specified.
7146 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7147    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7148    attributes are valid here.
7149
7150 Semantics:
7151 """"""""""
7152
7153 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7154 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7155 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7156 flow continues with the instruction after the function call, and the
7157 return value of the function is bound to the result argument.
7158
7159 Example:
7160 """"""""
7161
7162 .. code-block:: llvm
7163
7164       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7165       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7166       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7167       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7168       call void %foo(i8 97 signext)
7169
7170       %struct.A = type { i32, i8 }
7171       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7172       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7173       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7174       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7175       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7176
7177 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7178 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7179 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7180 This is something we'd like to change in the future to provide better
7181 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7182
7183 .. _i_va_arg:
7184
7185 '``va_arg``' Instruction
7186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7187
7188 Syntax:
7189 """""""
7190
7191 ::
7192
7193       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7194
7195 Overview:
7196 """""""""
7197
7198 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7199 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7200 the ``va_arg`` macro in C.
7201
7202 Arguments:
7203 """"""""""
7204
7205 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7206 argument. It returns a value of the specified argument type and
7207 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7208 type of ``va_list`` is target specific.
7209
7210 Semantics:
7211 """"""""""
7212
7213 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7214 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7215 the next argument. For more information, see the variable argument
7216 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7217
7218 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7219 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7220 function.
7221
7222 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7223 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7224
7225 Example:
7226 """"""""
7227
7228 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7229
7230 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7231 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7232 types on any target.
7233
7234 .. _i_landingpad:
7235
7236 '``landingpad``' Instruction
7237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7238
7239 Syntax:
7240 """""""
7241
7242 ::
7243
7244       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
7245       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
7246
7247       <clause> := catch <type> <value>
7248       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7249
7250 Overview:
7251 """""""""
7252
7253 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7254 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7255 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7256 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7257 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
7258 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7259
7260 Arguments:
7261 """"""""""
7262
7263 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
7264 function associated with the unwinding mechanism. The optional
7265 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7266
7267 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7268 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7269 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7270 clause takes an array constant as its argument. Use
7271 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7272 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7273 the ``cleanup`` flag.
7274
7275 Semantics:
7276 """"""""""
7277
7278 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7279 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
7280 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7281 calling conventions, how the personality function results are
7282 represented in LLVM IR is target specific.
7283
7284 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7285 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7286 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7287 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7288 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7289 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7290 unwinding continues further up the call stack.
7291
7292 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7293
7294 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7295    of an '``invoke``' instruction.
7296 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7297    first non-PHI instruction.
7298 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7299    pad block.
7300 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7301    '``landingpad``' instruction.
7302 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
7303    personality function.
7304
7305 Example:
7306 """"""""
7307
7308 .. code-block:: llvm
7309
7310       ;; A landing pad which can catch an integer.
7311       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7312                catch i8** @_ZTIi
7313       ;; A landing pad that is a cleanup.
7314       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7315                cleanup
7316       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7317       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7318                catch i8** @_ZTIi
7319                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7320
7321 .. _intrinsics:
7322
7323 Intrinsic Functions
7324 ===================
7325
7326 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7327 have well known names and semantics and are required to follow certain
7328 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7329 for the LLVM language that does not require changing all of the
7330 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7331 reader/writer, the parser, etc...).
7332
7333 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7334 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7335 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7336 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7337 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7338 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7339 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7340 are added that they be documented here.
7341
7342 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7343 represents a family of functions that perform the same operation but on
7344 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7345 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7346 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7347 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7348 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7349 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7350 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7351 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7352 argument or the result.
7353
7354 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7355 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7356 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7357 whose type is matched against another type do not. For example, the
7358 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7359 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7360 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7361 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7362 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7363 type is matched against the return type, it does not require its own
7364 name suffix.
7365
7366 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7367 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7368
7369 .. _int_varargs:
7370
7371 Variable Argument Handling Intrinsics
7372 -------------------------------------
7373
7374 Variable argument support is defined in LLVM with the
7375 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7376 functions. These functions are related to the similarly named macros
7377 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7378
7379 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7380 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7381 does not define what this type is, so all transformations should be
7382 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7383
7384 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7385 variable argument handling intrinsic functions are used.
7386
7387 .. code-block:: llvm
7388
7389     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7390     ; it is merely an i8*.
7391     %struct.va_list = type { i8* }
7392
7393     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7394     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7395
7396     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7397       ; Initialize variable argument processing
7398       %ap = alloca %struct.va_list
7399       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7400       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7401
7402       ; Read a single integer argument
7403       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7404
7405       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7406       %aq = alloca i8*
7407       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7408       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7409       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7410
7411       ; Stop processing of arguments.
7412       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7413       ret i32 %tmp
7414     }
7415
7416     declare void @llvm.va_start(i8*)
7417     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7418     declare void @llvm.va_end(i8*)
7419
7420 .. _int_va_start:
7421
7422 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7424
7425 Syntax:
7426 """""""
7427
7428 ::
7429
7430       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7431
7432 Overview:
7433 """""""""
7434
7435 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7436 subsequent use by ``va_arg``.
7437
7438 Arguments:
7439 """"""""""
7440
7441 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7442
7443 Semantics:
7444 """"""""""
7445
7446 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7447 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7448 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7449 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7450 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7451 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7452 that out.
7453
7454 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7456
7457 Syntax:
7458 """""""
7459
7460 ::
7461
7462       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7463
7464 Overview:
7465 """""""""
7466
7467 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7468 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7469
7470 Arguments:
7471 """"""""""
7472
7473 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7474
7475 Semantics:
7476 """"""""""
7477
7478 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7479 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7480 element to which the argument points. Calls to
7481 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7482 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7483 ``llvm.va_end``.
7484
7485 .. _int_va_copy:
7486
7487 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7489
7490 Syntax:
7491 """""""
7492
7493 ::
7494
7495       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7496
7497 Overview:
7498 """""""""
7499
7500 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7501 from the source argument list to the destination argument list.
7502
7503 Arguments:
7504 """"""""""
7505
7506 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7507 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7508
7509 Semantics:
7510 """"""""""
7511
7512 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7513 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7514 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7515 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7516 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7517
7518 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7519 --------------------------------------
7520
7521 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7522 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7523 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7524 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7525
7526 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7527 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7528 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7529 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7530 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7531 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7532
7533 Experimental Statepoint Intrinsics
7534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7535
7536 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7537 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7538 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7539 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7540 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7541 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7542 described in :doc:`Statepoints`.
7543
7544 .. _int_gcroot:
7545
7546 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7548
7549 Syntax:
7550 """""""
7551
7552 ::
7553
7554       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7555
7556 Overview:
7557 """""""""
7558
7559 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7560 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7561
7562 Arguments:
7563 """"""""""
7564
7565 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7566 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7567 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7568 root.
7569
7570 Semantics:
7571 """"""""""
7572
7573 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7574 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7575 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7576 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7577 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7578
7579 .. _int_gcread:
7580
7581 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7583
7584 Syntax:
7585 """""""
7586
7587 ::
7588
7589       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7590
7591 Overview:
7592 """""""""
7593
7594 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7595 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7596 barriers.
7597
7598 Arguments:
7599 """"""""""
7600
7601 The second argument is the address to read from, which should be an
7602 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7603 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7604 runtime (otherwise null).
7605
7606 Semantics:
7607 """"""""""
7608
7609 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7610 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7611 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7612 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7613 algorithm <gc>`.
7614
7615 .. _int_gcwrite:
7616
7617 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7619
7620 Syntax:
7621 """""""
7622
7623 ::
7624
7625       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7626
7627 Overview:
7628 """""""""
7629
7630 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7631 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7632 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7633
7634 Arguments:
7635 """"""""""
7636
7637 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7638 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7639 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7640 object, Obj may be null.
7641
7642 Semantics:
7643 """"""""""
7644
7645 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7646 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7647 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7648 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7649 algorithm <gc>`.
7650
7651 Code Generator Intrinsics
7652 -------------------------
7653
7654 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7655 may only be implemented with code generator support.
7656
7657 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7659
7660 Syntax:
7661 """""""
7662
7663 ::
7664
7665       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7666
7667 Overview:
7668 """""""""
7669
7670 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7671 target-specific value indicating the return address of the current
7672 function or one of its callers.
7673
7674 Arguments:
7675 """"""""""
7676
7677 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7678 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7679 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7680 value.
7681
7682 Semantics:
7683 """"""""""
7684
7685 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7686 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7687 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7688 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7689 used for debugging purposes.
7690
7691 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7692 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7693 of the obvious source-language caller.
7694
7695 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7697
7698 Syntax:
7699 """""""
7700
7701 ::
7702
7703       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7704
7705 Overview:
7706 """""""""
7707
7708 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7709 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7710
7711 Arguments:
7712 """"""""""
7713
7714 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7715 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7716 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7717 value.
7718
7719 Semantics:
7720 """"""""""
7721
7722 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7723 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7724 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7725 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7726 used for debugging purposes.
7727
7728 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7729 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7730 of the obvious source-language caller.
7731
7732 '``llvm.frameescape``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7734
7735 Syntax:
7736 """""""
7737
7738 ::
7739
7740       declare void @llvm.frameescape(...)
7741       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7742
7743 Overview:
7744 """""""""
7745
7746 The '``llvm.frameescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7747 allocas, and the '``llvm.framerecover``' intrinsic applies those offsets to a
7748 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7749 computed during frame layout of the caller of ``llvm.frameescape``.
7750
7751 Arguments:
7752 """"""""""
7753
7754 All arguments to '``llvm.frameescape``' must be pointers to static allocas or
7755 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.frameescape``'
7756 once, and it can only do so from the entry block.
7757
7758 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7759 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7760 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7761 other modules.
7762
7763 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7764 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7765 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7766 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7767
7768 The ``idx`` argument to '``llvm.framerecover``' indicates which alloca passed to
7769 '``llvm.frameescape``' to recover. It is zero-indexed.
7770
7771 Semantics:
7772 """"""""""
7773
7774 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7775 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7776 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7777 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7778 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7779 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7780 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7781 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7782 uninlined function.
7783
7784 .. _int_read_register:
7785 .. _int_write_register:
7786
7787 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7789
7790 Syntax:
7791 """""""
7792
7793 ::
7794
7795       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7796       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7797       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7798       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7799       !0 = !{!"sp\00"}
7800
7801 Overview:
7802 """""""""
7803
7804 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7805 provides access to the named register. The register must be valid on
7806 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7807 with the register being read.
7808
7809 Semantics:
7810 """"""""""
7811
7812 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7813 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7814 the current value of the register, where possible.
7815
7816 This is useful to implement named register global variables that need
7817 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7818 bare-metal programs including OS kernels.
7819
7820 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7821 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7822 allocatable registers are not supported.
7823
7824 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7825 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7826 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7827 registers.
7828
7829 .. _int_stacksave:
7830
7831 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7833
7834 Syntax:
7835 """""""
7836
7837 ::
7838
7839       declare i8* @llvm.stacksave()
7840
7841 Overview:
7842 """""""""
7843
7844 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7845 of the function stack, for use with
7846 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7847 implementing language features like scoped automatic variable sized
7848 arrays in C99.
7849
7850 Semantics:
7851 """"""""""
7852
7853 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7854 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7855 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7856 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7857 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7858 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7859 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7860
7861 .. _int_stackrestore:
7862
7863 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7865
7866 Syntax:
7867 """""""
7868
7869 ::
7870
7871       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7872
7873 Overview:
7874 """""""""
7875
7876 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7877 the function stack to the state it was in when the corresponding
7878 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7879 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7880 sized arrays in C99.
7881
7882 Semantics:
7883 """"""""""
7884
7885 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7886
7887 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7889
7890 Syntax:
7891 """""""
7892
7893 ::
7894
7895       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7896
7897 Overview:
7898 """""""""
7899
7900 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7901 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7902 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7903 its performance characteristics.
7904
7905 Arguments:
7906 """"""""""
7907
7908 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7909 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7910 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7911 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7912 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7913 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7914 arguments must be constant integers.
7915
7916 Semantics:
7917 """"""""""
7918
7919 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7920 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7921 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7922 the processor cache for better performance.
7923
7924 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7926
7927 Syntax:
7928 """""""
7929
7930 ::
7931
7932       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7933
7934 Overview:
7935 """""""""
7936
7937 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7938 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7939 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7940 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7941 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7942 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7943 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7944 allow correlations of simulation runs.
7945
7946 Arguments:
7947 """"""""""
7948
7949 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7950
7951 Semantics:
7952 """"""""""
7953
7954 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7955 that do not support this intrinsic may ignore it.
7956
7957 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7959
7960 Syntax:
7961 """""""
7962
7963 ::
7964
7965       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7966
7967 Overview:
7968 """""""""
7969
7970 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7971 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7972 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7973 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7974 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7975 timings.
7976
7977 Semantics:
7978 """"""""""
7979
7980 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7981 memory. Implementations are allowed to either return a application
7982 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7983 is lowered to a constant 0.
7984
7985 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7986 running at and the host platform.
7987
7988 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7990
7991 Syntax:
7992 """""""
7993
7994 ::
7995
7996       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7997
7998 Overview:
7999 """""""""
8000
8001 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8002 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8003 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8004 flushes the instruction cache.
8005
8006 Semantics:
8007 """"""""""
8008
8009 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8010 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8011 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8012 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8013 privileges.
8014
8015 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8016 time library.
8017
8018 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8019 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8020
8021 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8023
8024 Syntax:
8025 """""""
8026
8027 ::
8028
8029       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8030                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8031
8032 Overview:
8033 """""""""
8034
8035 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8036 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8037 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8038 program at runtime.
8039
8040 Arguments:
8041 """"""""""
8042
8043 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8044 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8045 (mangled) function name for a set of counters.
8046
8047 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8048 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8049 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8050 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8051 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8052
8053 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8054 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8055
8056 Semantics:
8057 """"""""""
8058
8059 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8060 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8061 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8062 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8063 the ``llvm-profdata`` tool.
8064
8065 Standard C Library Intrinsics
8066 -----------------------------
8067
8068 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8069 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8070 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8071 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8072
8073 .. _int_memcpy:
8074
8075 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8077
8078 Syntax:
8079 """""""
8080
8081 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8082 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8083 support all bit widths however.
8084
8085 ::
8086
8087       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8088                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8089       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8090                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8091
8092 Overview:
8093 """""""""
8094
8095 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8096 source location to the destination location.
8097
8098 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8099 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8100 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8101
8102 Arguments:
8103 """"""""""
8104
8105 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8106 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8107 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8108 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8109 boolean indicating a volatile access.
8110
8111 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8112 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8113 are aligned to that boundary.
8114
8115 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8116 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8117 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8118
8119 Semantics:
8120 """"""""""
8121
8122 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8123 source location to the destination location, which are not allowed to
8124 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8125 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8126 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8127
8128 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8130
8131 Syntax:
8132 """""""
8133
8134 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8135 bit width and for different address space. Not all targets support all
8136 bit widths however.
8137
8138 ::
8139
8140       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8141                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8142       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8143                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8144
8145 Overview:
8146 """""""""
8147
8148 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8149 source location to the destination location. It is similar to the
8150 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8151 overlap.
8152
8153 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8154 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8155 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8156
8157 Arguments:
8158 """"""""""
8159
8160 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8161 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8162 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8163 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8164 boolean indicating a volatile access.
8165
8166 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8167 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8168 aligned to that boundary.
8169
8170 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8171 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8172 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8173
8174 Semantics:
8175 """"""""""
8176
8177 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8178 source location to the destination location, which may overlap. It
8179 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8180 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8181 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8182
8183 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8185
8186 Syntax:
8187 """""""
8188
8189 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8190 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8191 support all bit widths.
8192
8193 ::
8194
8195       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8196                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8197       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8198                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8199
8200 Overview:
8201 """""""""
8202
8203 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8204 particular byte value.
8205
8206 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8207 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8208 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8209
8210 Arguments:
8211 """"""""""
8212
8213 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8214 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8215 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8216 argument is the known alignment of the destination location.
8217
8218 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8219 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8220 that boundary.
8221
8222 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8223 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8224 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8225
8226 Semantics:
8227 """"""""""
8228
8229 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8230 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8231 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8232 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8233
8234 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8236
8237 Syntax:
8238 """""""
8239
8240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8241 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8242 all types however.
8243
8244 ::
8245
8246       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8247       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8248       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8249       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8250       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8251
8252 Overview:
8253 """""""""
8254
8255 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8256 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8257 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8258 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8259 because there is no need to worry about errno being set).
8260 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8261
8262 Arguments:
8263 """"""""""
8264
8265 The argument and return value are floating point numbers of the same
8266 type.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8272 nonnegative floating point number.
8273
8274 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8276
8277 Syntax:
8278 """""""
8279
8280 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8281 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8282 all types however.
8283
8284 ::
8285
8286       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8287       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8288       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8289       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8290       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8291
8292 Overview:
8293 """""""""
8294
8295 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8296 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8297 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8298 used, the second argument remains a scalar integer value.
8299
8300 Arguments:
8301 """"""""""
8302
8303 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8304 raise to that power.
8305
8306 Semantics:
8307 """"""""""
8308
8309 This function returns the first value raised to the second power with an
8310 unspecified sequence of rounding operations.
8311
8312 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8314
8315 Syntax:
8316 """""""
8317
8318 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8319 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8320 all types however.
8321
8322 ::
8323
8324       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8325       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8326       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8327       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8328       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8329
8330 Overview:
8331 """""""""
8332
8333 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8334
8335 Arguments:
8336 """"""""""
8337
8338 The argument and return value are floating point numbers of the same
8339 type.
8340
8341 Semantics:
8342 """"""""""
8343
8344 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8345 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8346 conditions in the same way.
8347
8348 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8350
8351 Syntax:
8352 """""""
8353
8354 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8355 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8356 all types however.
8357
8358 ::
8359
8360       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8361       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8362       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8363       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8364       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8365
8366 Overview:
8367 """""""""
8368
8369 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8370
8371 Arguments:
8372 """"""""""
8373
8374 The argument and return value are floating point numbers of the same
8375 type.
8376
8377 Semantics:
8378 """"""""""
8379
8380 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8381 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8382 conditions in the same way.
8383
8384 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8386
8387 Syntax:
8388 """""""
8389
8390 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8391 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8392 all types however.
8393
8394 ::
8395
8396       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8397       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8398       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8399       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8400       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8401
8402 Overview:
8403 """""""""
8404
8405 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8406 specified (positive or negative) power.
8407
8408 Arguments:
8409 """"""""""
8410
8411 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8412 to raise to that power.
8413
8414 Semantics:
8415 """"""""""
8416
8417 This function returns the first value raised to the second power,
8418 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8419 handles error conditions in the same way.
8420
8421 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8423
8424 Syntax:
8425 """""""
8426
8427 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8428 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8429 all types however.
8430
8431 ::
8432
8433       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8434       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8435       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8436       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8437       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8438
8439 Overview:
8440 """""""""
8441
8442 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8443
8444 Arguments:
8445 """"""""""
8446
8447 The argument and return value are floating point numbers of the same
8448 type.
8449
8450 Semantics:
8451 """"""""""
8452
8453 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8454 would, and handles error conditions in the same way.
8455
8456 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8458
8459 Syntax:
8460 """""""
8461
8462 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8463 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8464 all types however.
8465
8466 ::
8467
8468       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8469       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8470       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8471       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8472       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8473
8474 Overview:
8475 """""""""
8476
8477 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8478
8479 Arguments:
8480 """"""""""
8481
8482 The argument and return value are floating point numbers of the same
8483 type.
8484
8485 Semantics:
8486 """"""""""
8487
8488 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8489 would, and handles error conditions in the same way.
8490
8491 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8493
8494 Syntax:
8495 """""""
8496
8497 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8498 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8499 all types however.
8500
8501 ::
8502
8503       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8504       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8505       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8506       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8507       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8508
8509 Overview:
8510 """""""""
8511
8512 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8513
8514 Arguments:
8515 """"""""""
8516
8517 The argument and return value are floating point numbers of the same
8518 type.
8519
8520 Semantics:
8521 """"""""""
8522
8523 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8524 would, and handles error conditions in the same way.
8525
8526 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8528
8529 Syntax:
8530 """""""
8531
8532 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8533 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8534 all types however.
8535
8536 ::
8537
8538       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8539       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8540       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8541       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8542       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8543
8544 Overview:
8545 """""""""
8546
8547 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8548
8549 Arguments:
8550 """"""""""
8551
8552 The argument and return value are floating point numbers of the same
8553 type.
8554
8555 Semantics:
8556 """"""""""
8557
8558 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8559 would, and handles error conditions in the same way.
8560
8561 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8562 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8563
8564 Syntax:
8565 """""""
8566
8567 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8568 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8569 all types however.
8570
8571 ::
8572
8573       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8574       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8575       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8576       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8577       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8578
8579 Overview:
8580 """""""""
8581
8582 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8583
8584 Arguments:
8585 """"""""""
8586
8587 The argument and return value are floating point numbers of the same
8588 type.
8589
8590 Semantics:
8591 """"""""""
8592
8593 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8594 would, and handles error conditions in the same way.
8595
8596 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8598
8599 Syntax:
8600 """""""
8601
8602 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8603 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8604 all types however.
8605
8606 ::
8607
8608       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8609       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8610       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8611       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8612       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8613
8614 Overview:
8615 """""""""
8616
8617 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8618 operation.
8619
8620 Arguments:
8621 """"""""""
8622
8623 The argument and return value are floating point numbers of the same
8624 type.
8625
8626 Semantics:
8627 """"""""""
8628
8629 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8630 would, and does not set errno.
8631
8632 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8634
8635 Syntax:
8636 """""""
8637
8638 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8639 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8640 all types however.
8641
8642 ::
8643
8644       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8645       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8646       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8647       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8648       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8649
8650 Overview:
8651 """""""""
8652
8653 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8654 operand.
8655
8656 Arguments:
8657 """"""""""
8658
8659 The argument and return value are floating point numbers of the same
8660 type.
8661
8662 Semantics:
8663 """"""""""
8664
8665 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8666 would, and handles error conditions in the same way.
8667
8668 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8670
8671 Syntax:
8672 """""""
8673
8674 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8675 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8676 all types however.
8677
8678 ::
8679
8680       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8681       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8682       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8683       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8684       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8685
8686 Overview:
8687 """""""""
8688
8689 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8690 arguments.
8691
8692
8693 Arguments:
8694 """"""""""
8695
8696 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8697 type.
8698
8699 Semantics:
8700 """"""""""
8701
8702 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8703 fmin.
8704
8705 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8706 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8707 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8708 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8709
8710 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8712
8713 Syntax:
8714 """""""
8715
8716 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8717 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8718 all types however.
8719
8720 ::
8721
8722       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8723       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8724       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8725       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8726       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8727
8728 Overview:
8729 """""""""
8730
8731 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8732 arguments.
8733
8734
8735 Arguments:
8736 """"""""""
8737
8738 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8739 type.
8740
8741 Semantics:
8742 """"""""""
8743 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8744 fmax.
8745
8746 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8747 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8748 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8749 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8750
8751 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8753
8754 Syntax:
8755 """""""
8756
8757 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8758 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8759 all types however.
8760
8761 ::
8762
8763       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8764       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8765       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8766       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8767       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8768
8769 Overview:
8770 """""""""
8771
8772 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8773 first operand and the sign of the second operand.
8774
8775 Arguments:
8776 """"""""""
8777
8778 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8779 type.
8780
8781 Semantics:
8782 """"""""""
8783
8784 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8785 functions would, and handles error conditions in the same way.
8786
8787 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8789
8790 Syntax:
8791 """""""
8792
8793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8794 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8795 all types however.
8796
8797 ::
8798
8799       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8800       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8801       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8802       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8803       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8804
8805 Overview:
8806 """""""""
8807
8808 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8809
8810 Arguments:
8811 """"""""""
8812
8813 The argument and return value are floating point numbers of the same
8814 type.
8815
8816 Semantics:
8817 """"""""""
8818
8819 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8820 would, and handles error conditions in the same way.
8821
8822 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8824
8825 Syntax:
8826 """""""
8827
8828 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8829 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8830 all types however.
8831
8832 ::
8833
8834       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8835       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8836       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8837       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8838       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8839
8840 Overview:
8841 """""""""
8842
8843 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8844
8845 Arguments:
8846 """"""""""
8847
8848 The argument and return value are floating point numbers of the same
8849 type.
8850
8851 Semantics:
8852 """"""""""
8853
8854 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8855 would, and handles error conditions in the same way.
8856
8857 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8859
8860 Syntax:
8861 """""""
8862
8863 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8864 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8865 all types however.
8866
8867 ::
8868
8869       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8870       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8871       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8872       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8873       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8874
8875 Overview:
8876 """""""""
8877
8878 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8879 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8880
8881 Arguments:
8882 """"""""""
8883
8884 The argument and return value are floating point numbers of the same
8885 type.
8886
8887 Semantics:
8888 """"""""""
8889
8890 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8891 would, and handles error conditions in the same way.
8892
8893 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8895
8896 Syntax:
8897 """""""
8898
8899 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8900 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8901 all types however.
8902
8903 ::
8904
8905       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8906       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8907       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8908       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8909       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8910
8911 Overview:
8912 """""""""
8913
8914 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8915 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8916 operand isn't an integer.
8917
8918 Arguments:
8919 """"""""""
8920
8921 The argument and return value are floating point numbers of the same
8922 type.
8923
8924 Semantics:
8925 """"""""""
8926
8927 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8928 would, and handles error conditions in the same way.
8929
8930 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8932
8933 Syntax:
8934 """""""
8935
8936 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8937 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8938 all types however.
8939
8940 ::
8941
8942       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8943       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8944       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8945       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8946       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8947
8948 Overview:
8949 """""""""
8950
8951 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8952 nearest integer.
8953
8954 Arguments:
8955 """"""""""
8956
8957 The argument and return value are floating point numbers of the same
8958 type.
8959
8960 Semantics:
8961 """"""""""
8962
8963 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8964 functions would, and handles error conditions in the same way.
8965
8966 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8968
8969 Syntax:
8970 """""""
8971
8972 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8973 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8974 all types however.
8975
8976 ::
8977
8978       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8979       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8980       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8981       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8982       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8983
8984 Overview:
8985 """""""""
8986
8987 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8988 nearest integer.
8989
8990 Arguments:
8991 """"""""""
8992
8993 The argument and return value are floating point numbers of the same
8994 type.
8995
8996 Semantics:
8997 """"""""""
8998
8999 This function returns the same values as the libm ``round``
9000 functions would, and handles error conditions in the same way.
9001
9002 Bit Manipulation Intrinsics
9003 ---------------------------
9004
9005 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9006 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9007
9008 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9010
9011 Syntax:
9012 """""""
9013
9014 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9015 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9016
9017 ::
9018
9019       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9020       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9021       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9022
9023 Overview:
9024 """""""""
9025
9026 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9027 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9028 These are useful for performing operations on data that is not in the
9029 target's native byte order.
9030
9031 Semantics:
9032 """"""""""
9033
9034 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9035 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9036 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9037 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9038 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9039 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9040 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9041 respectively).
9042
9043 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9045
9046 Syntax:
9047 """""""
9048
9049 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9050 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9051 support all bit widths or vector types, however.
9052
9053 ::
9054
9055       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9056       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9057       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9058       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9059       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9060       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9061
9062 Overview:
9063 """""""""
9064
9065 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9066 in a value.
9067
9068 Arguments:
9069 """"""""""
9070
9071 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9072 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9073 match the argument type.
9074
9075 Semantics:
9076 """"""""""
9077
9078 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9079 each element of a vector.
9080
9081 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9083
9084 Syntax:
9085 """""""
9086
9087 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9088 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9089 targets support all bit widths or vector types, however.
9090
9091 ::
9092
9093       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9094       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9095       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9096       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9097       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9098       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9099
9100 Overview:
9101 """""""""
9102
9103 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9104 leading zeros in a variable.
9105
9106 Arguments:
9107 """"""""""
9108
9109 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9110 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9111 type must match the first argument type.
9112
9113 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9114 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9115 defined result. Historically some architectures did not provide a
9116 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9117 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9118
9119 Semantics:
9120 """"""""""
9121
9122 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9123 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9124 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9125 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9126 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9127
9128 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9130
9131 Syntax:
9132 """""""
9133
9134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9135 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9136 support all bit widths or vector types, however.
9137
9138 ::
9139
9140       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9141       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9142       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9143       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9144       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9145       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9146
9147 Overview:
9148 """""""""
9149
9150 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9151 trailing zeros.
9152
9153 Arguments:
9154 """"""""""
9155
9156 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9157 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9158 type must match the first argument type.
9159
9160 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9161 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9162 defined result. Historically some architectures did not provide a
9163 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9164 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9165
9166 Semantics:
9167 """"""""""
9168
9169 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9170 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9171 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9172 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9173 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9174
9175 .. _int_overflow:
9176
9177 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9178 -----------------------------------
9179
9180 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9181
9182 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9184
9185 Syntax:
9186 """""""
9187
9188 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9189 on any integer bit width.
9190
9191 ::
9192
9193       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9194       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9195       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9196
9197 Overview:
9198 """""""""
9199
9200 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9201 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9202 occurred during the signed summation.
9203
9204 Arguments:
9205 """"""""""
9206
9207 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9208 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9209 bit width. The second element of the result structure must be of type
9210 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9211 addition.
9212
9213 Semantics:
9214 """"""""""
9215
9216 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9217 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9218 first element of which is the signed summation, and the second element
9219 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9220 overflow.
9221
9222 Examples:
9223 """""""""
9224
9225 .. code-block:: llvm
9226
9227       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9228       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9229       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9230       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9231
9232 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9234
9235 Syntax:
9236 """""""
9237
9238 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9239 on any integer bit width.
9240
9241 ::
9242
9243       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9244       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9245       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9246
9247 Overview:
9248 """""""""
9249
9250 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9251 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9252 occurred during the unsigned summation.
9253
9254 Arguments:
9255 """"""""""
9256
9257 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9258 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9259 bit width. The second element of the result structure must be of type
9260 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9261 addition.
9262
9263 Semantics:
9264 """"""""""
9265
9266 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9267 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9268 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9269 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9270
9271 Examples:
9272 """""""""
9273
9274 .. code-block:: llvm
9275
9276       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9277       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9278       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9279       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9280
9281 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9283
9284 Syntax:
9285 """""""
9286
9287 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9288 on any integer bit width.
9289
9290 ::
9291
9292       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9293       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9294       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9295
9296 Overview:
9297 """""""""
9298
9299 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9300 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9301 overflow occurred during the signed subtraction.
9302
9303 Arguments:
9304 """"""""""
9305
9306 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9307 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9308 bit width. The second element of the result structure must be of type
9309 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9310 subtraction.
9311
9312 Semantics:
9313 """"""""""
9314
9315 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9316 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9317 first element of which is the subtraction, and the second element of
9318 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9319 overflow.
9320
9321 Examples:
9322 """""""""
9323
9324 .. code-block:: llvm
9325
9326       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9327       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9328       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9329       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9330
9331 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9333
9334 Syntax:
9335 """""""
9336
9337 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9338 on any integer bit width.
9339
9340 ::
9341
9342       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9343       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9344       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9345
9346 Overview:
9347 """""""""
9348
9349 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9350 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9351 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9352
9353 Arguments:
9354 """"""""""
9355
9356 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9357 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9358 bit width. The second element of the result structure must be of type
9359 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9360 subtraction.
9361
9362 Semantics:
9363 """"""""""
9364
9365 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9366 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9367 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9368 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9369 overflow.
9370
9371 Examples:
9372 """""""""
9373
9374 .. code-block:: llvm
9375
9376       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9377       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9378       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9379       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9380
9381 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9383
9384 Syntax:
9385 """""""
9386
9387 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9388 on any integer bit width.
9389
9390 ::
9391
9392       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9393       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9394       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9395
9396 Overview:
9397 """""""""
9398
9399 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9400 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9401 overflow occurred during the signed multiplication.
9402
9403 Arguments:
9404 """"""""""
9405
9406 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9407 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9408 bit width. The second element of the result structure must be of type
9409 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9410 multiplication.
9411
9412 Semantics:
9413 """"""""""
9414
9415 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9416 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9417 the first element of which is the multiplication, and the second element
9418 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9419 overflow.
9420
9421 Examples:
9422 """""""""
9423
9424 .. code-block:: llvm
9425
9426       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9427       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9428       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9429       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9430
9431 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9433
9434 Syntax:
9435 """""""
9436
9437 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9438 on any integer bit width.
9439
9440 ::
9441
9442       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9443       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9444       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9445
9446 Overview:
9447 """""""""
9448
9449 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9450 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9451 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9452
9453 Arguments:
9454 """"""""""
9455
9456 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9457 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9458 bit width. The second element of the result structure must be of type
9459 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9460 multiplication.
9461
9462 Semantics:
9463 """"""""""
9464
9465 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9466 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9467 the first element of which is the multiplication, and the second
9468 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9469 resulted in an overflow.
9470
9471 Examples:
9472 """""""""
9473
9474 .. code-block:: llvm
9475
9476       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9477       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9478       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9479       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9480
9481 Specialised Arithmetic Intrinsics
9482 ---------------------------------
9483
9484 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9486
9487 Syntax:
9488 """""""
9489
9490 ::
9491
9492       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9493       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9494
9495 Overview:
9496 """""""""
9497
9498 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9499 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9500 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9501 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9502 and add instructions.
9503
9504 Arguments:
9505 """"""""""
9506
9507 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9508 multiplicands, a and b, and an addend c.
9509
9510 Semantics:
9511 """"""""""
9512
9513 The expression:
9514
9515 ::
9516
9517       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9518
9519 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9520 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9521 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9522 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9523 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9524 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9525
9526 Examples:
9527 """""""""
9528
9529 .. code-block:: llvm
9530
9531       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9532
9533 Half Precision Floating Point Intrinsics
9534 ----------------------------------------
9535
9536 For most target platforms, half precision floating point is a
9537 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9538 but does not support computation in the format.
9539
9540 This means that code must first load the half-precision floating point
9541 value as an i16, then convert it to float with
9542 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9543 then be performed on the float value (including extending to double
9544 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9545 if needed, then converted to i16 with
9546 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9547 i16 value.
9548
9549 .. _int_convert_to_fp16:
9550
9551 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9553
9554 Syntax:
9555 """""""
9556
9557 ::
9558
9559       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9560       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9561
9562 Overview:
9563 """""""""
9564
9565 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9566 conventional floating point type to half precision floating point format.
9567
9568 Arguments:
9569 """"""""""
9570
9571 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9572 converted.
9573
9574 Semantics:
9575 """"""""""
9576
9577 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9578 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9579 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9580
9581 Examples:
9582 """""""""
9583
9584 .. code-block:: llvm
9585
9586       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9587       store i16 %res, i16* @x, align 2
9588
9589 .. _int_convert_from_fp16:
9590
9591 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9593
9594 Syntax:
9595 """""""
9596
9597 ::
9598
9599       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9600       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9601
9602 Overview:
9603 """""""""
9604
9605 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9606 conversion from half precision floating point format to single precision
9607 floating point format.
9608
9609 Arguments:
9610 """"""""""
9611
9612 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9613 converted.
9614
9615 Semantics:
9616 """"""""""
9617
9618 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9619 conversion from half single precision floating point format to single
9620 precision floating point format. The input half-float value is
9621 represented by an ``i16`` value.
9622
9623 Examples:
9624 """""""""
9625
9626 .. code-block:: llvm
9627
9628       %a = load i16, i16* @x, align 2
9629       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9630
9631 .. _dbg_intrinsics:
9632
9633 Debugger Intrinsics
9634 -------------------
9635
9636 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9637 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9638 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9639 document.
9640
9641 Exception Handling Intrinsics
9642 -----------------------------
9643
9644 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9645 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9646 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9647
9648 .. _int_trampoline:
9649
9650 Trampoline Intrinsics
9651 ---------------------
9652
9653 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9654 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9655 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9656 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9657 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9658 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9659 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9660 extension.
9661
9662 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9663 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9664 It can be created as follows:
9665
9666 .. code-block:: llvm
9667
9668       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9669       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9670       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9671       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9672       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9673
9674 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9675 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9676
9677 .. _int_it:
9678
9679 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9681
9682 Syntax:
9683 """""""
9684
9685 ::
9686
9687       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9688
9689 Overview:
9690 """""""""
9691
9692 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9693 turning it into a trampoline.
9694
9695 Arguments:
9696 """"""""""
9697
9698 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9699 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9700 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9701 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9702 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9703 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9704 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9705 bitcast to an ``i8*``.
9706
9707 Semantics:
9708 """"""""""
9709
9710 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9711 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9712 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9713 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9714 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9715 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9716 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9717 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9718 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9719 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9720 modified, then the effect of any later call to the returned function
9721 pointer is undefined.
9722
9723 .. _int_at:
9724
9725 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9727
9728 Syntax:
9729 """""""
9730
9731 ::
9732
9733       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9734
9735 Overview:
9736 """""""""
9737
9738 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9739 a trampoline (passed as ``tramp``).
9740
9741 Arguments:
9742 """"""""""
9743
9744 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9745 code filled in by a previous call to
9746 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9747
9748 Semantics:
9749 """"""""""
9750
9751 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9752 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9753 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9754 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9755 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9756
9757 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9758 ---------------------------------------
9759
9760 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9761
9762 .. _int_mload:
9763
9764 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9766
9767 Syntax:
9768 """""""
9769 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9770
9771 ::
9772
9773       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9774       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9775
9776 Overview:
9777 """""""""
9778
9779 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9780
9781
9782 Arguments:
9783 """"""""""
9784
9785 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9786
9787
9788 Semantics:
9789 """"""""""
9790
9791 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9792 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9793
9794
9795 ::
9796
9797        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9798
9799        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9800        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9801        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9802
9803 .. _int_mstore:
9804
9805 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9807
9808 Syntax:
9809 """""""
9810 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9811
9812 ::
9813
9814        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9815        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9816
9817 Overview:
9818 """""""""
9819
9820 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9821
9822 Arguments:
9823 """"""""""
9824
9825 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9826
9827
9828 Semantics:
9829 """"""""""
9830
9831 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9832 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9833
9834 ::
9835
9836        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9837
9838        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9839        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9840        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9841        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9842
9843
9844 Memory Use Markers
9845 ------------------
9846
9847 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9848 memory objects and ranges where variables are immutable.
9849
9850 .. _int_lifestart:
9851
9852 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9854
9855 Syntax:
9856 """""""
9857
9858 ::
9859
9860       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9861
9862 Overview:
9863 """""""""
9864
9865 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9866 object's lifetime.
9867
9868 Arguments:
9869 """"""""""
9870
9871 The first argument is a constant integer representing the size of the
9872 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9873 to the object.
9874
9875 Semantics:
9876 """"""""""
9877
9878 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9879 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9880 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9881 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9882
9883 .. _int_lifeend:
9884
9885 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9887
9888 Syntax:
9889 """""""
9890
9891 ::
9892
9893       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9894
9895 Overview:
9896 """""""""
9897
9898 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9899 object's lifetime.
9900
9901 Arguments:
9902 """"""""""
9903
9904 The first argument is a constant integer representing the size of the
9905 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9906 to the object.
9907
9908 Semantics:
9909 """"""""""
9910
9911 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9912 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9913 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9914 object following this intrinsic may be removed as dead.
9915
9916 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9918
9919 Syntax:
9920 """""""
9921
9922 ::
9923
9924       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9925
9926 Overview:
9927 """""""""
9928
9929 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9930 a memory object will not change.
9931
9932 Arguments:
9933 """"""""""
9934
9935 The first argument is a constant integer representing the size of the
9936 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9937 to the object.
9938
9939 Semantics:
9940 """"""""""
9941
9942 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9943 the return value, the referenced memory location is constant and
9944 unchanging.
9945
9946 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9948
9949 Syntax:
9950 """""""
9951
9952 ::
9953
9954       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9955
9956 Overview:
9957 """""""""
9958
9959 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9960 memory object are mutable.
9961
9962 Arguments:
9963 """"""""""
9964
9965 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9966 The second argument is a constant integer representing the size of the
9967 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9968 pointer to the object.
9969
9970 Semantics:
9971 """"""""""
9972
9973 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9974
9975 General Intrinsics
9976 ------------------
9977
9978 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9979 purpose.
9980
9981 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9983
9984 Syntax:
9985 """""""
9986
9987 ::
9988
9989       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9990
9991 Overview:
9992 """""""""
9993
9994 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9995
9996 Arguments:
9997 """"""""""
9998
9999 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10000 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10001 source file name, and the last argument is the line number.
10002
10003 Semantics:
10004 """"""""""
10005
10006 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10007 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10008 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10009 ignored by code generation and optimization.
10010
10011 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10013
10014 Syntax:
10015 """""""
10016
10017 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10018 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10019 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10020 '``0``'.
10021
10022 ::
10023
10024       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10025       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10026       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10027       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10028       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10029
10030 Overview:
10031 """""""""
10032
10033 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10034
10035 Arguments:
10036 """"""""""
10037
10038 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10039 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10040 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10041 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10042
10043 Semantics:
10044 """"""""""
10045
10046 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10047 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10048 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10049 generation and optimization.
10050
10051 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10053
10054 Syntax:
10055 """""""
10056
10057 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10058 any integer bit width.
10059
10060 ::
10061
10062       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10063       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10064       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10065       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10066       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10067
10068 Overview:
10069 """""""""
10070
10071 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10072
10073 Arguments:
10074 """"""""""
10075
10076 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10077 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10078 global string which is the source file name, and the last argument is
10079 the line number. It returns the value of the first argument.
10080
10081 Semantics:
10082 """"""""""
10083
10084 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10085 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10086 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10087 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10088
10089 '``llvm.trap``' Intrinsic
10090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10091
10092 Syntax:
10093 """""""
10094
10095 ::
10096
10097       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10098
10099 Overview:
10100 """""""""
10101
10102 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10103
10104 Arguments:
10105 """"""""""
10106
10107 None.
10108
10109 Semantics:
10110 """"""""""
10111
10112 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10113 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10114 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10115
10116 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10118
10119 Syntax:
10120 """""""
10121
10122 ::
10123
10124       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10125
10126 Overview:
10127 """""""""
10128
10129 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10130
10131 Arguments:
10132 """"""""""
10133
10134 None.
10135
10136 Semantics:
10137 """"""""""
10138
10139 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10140 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10141 debugger.
10142
10143 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10145
10146 Syntax:
10147 """""""
10148
10149 ::
10150
10151       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10152
10153 Overview:
10154 """""""""
10155
10156 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10157 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10158 is placed on the stack before local variables.
10159
10160 Arguments:
10161 """"""""""
10162
10163 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10164 The first argument is the value loaded from the stack guard
10165 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10166 enough space to hold the value of the guard.
10167
10168 Semantics:
10169 """"""""""
10170
10171 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10172 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10173 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10174 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10175 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10176 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10177 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10178
10179 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10181
10182 Syntax:
10183 """""""
10184
10185 ::
10186
10187       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10188
10189 Overview:
10190 """""""""
10191
10192 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10193 created stack protector and if they are not equal calls the
10194 ``__stack_chk_fail()`` function.
10195
10196 Arguments:
10197 """"""""""
10198
10199 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10200 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10201
10202 Semantics:
10203 """"""""""
10204
10205 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10206 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10207 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10208
10209 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10210 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10211 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10212 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10213 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10214 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10215 codegen after the tail call decision has occurred.
10216
10217 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10219
10220 Syntax:
10221 """""""
10222
10223 ::
10224
10225       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10226       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10227
10228 Overview:
10229 """""""""
10230
10231 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10232 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10233 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10234 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10235 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10236 other object.
10237
10238 Arguments:
10239 """"""""""
10240
10241 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10242 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10243 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10244 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10245 only accepts constants.
10246
10247 Semantics:
10248 """"""""""
10249
10250 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10251 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10252 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10253 on the ``min`` argument).
10254
10255 '``llvm.expect``' Intrinsic
10256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10257
10258 Syntax:
10259 """""""
10260
10261 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10262 integer bit width.
10263
10264 ::
10265
10266       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10267       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10268       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10269
10270 Overview:
10271 """""""""
10272
10273 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10274 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10275
10276 Arguments:
10277 """"""""""
10278
10279 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10280 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10281 constant value, variables are not allowed.
10282
10283 Semantics:
10284 """"""""""
10285
10286 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10287
10288 .. _int_assume:
10289
10290 '``llvm.assume``' Intrinsic
10291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10292
10293 Syntax:
10294 """""""
10295
10296 ::
10297
10298       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10299
10300 Overview:
10301 """""""""
10302
10303 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10304 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10305 of the code.
10306
10307 Arguments:
10308 """"""""""
10309
10310 The condition which the optimizer may assume is always true.
10311
10312 Semantics:
10313 """"""""""
10314
10315 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10316 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10317 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10318 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10319 violated during execution, the behavior is undefined.
10320
10321 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10322 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10323 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10324 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10325 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10326 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10327 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10328 optimizer.
10329
10330 .. _bitset.test:
10331
10332 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10334
10335 Syntax:
10336 """""""
10337
10338 ::
10339
10340       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10341
10342
10343 Arguments:
10344 """"""""""
10345
10346 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10347 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10348
10349 Overview:
10350 """""""""
10351
10352 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10353 member of the given bitset.
10354
10355 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10357
10358 Syntax:
10359 """""""
10360
10361 ::
10362
10363       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10364
10365 Overview:
10366 """""""""
10367
10368 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10369 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10370 with an invoke instruction.
10371
10372 Arguments:
10373 """"""""""
10374
10375 None.
10376
10377 Semantics:
10378 """"""""""
10379
10380 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10381 by codegen.
10382
10383 Stack Map Intrinsics
10384 --------------------
10385
10386 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10387 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10388 are described in :doc:`StackMaps`.