Revert "Run clang-format on file."
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``external``
271     If none of the above identifiers are used, the global is externally
272     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
273     resolve external symbol references.
274
275 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
276 platform only. They are designed to support importing (exporting)
277 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
278
279 ``dllimport``
280     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
281     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
282     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
283     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
284     name.
285 ``dllexport``
286     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
287     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
288     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291
292 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
293 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
294 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
295 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
296 declarations), they are accessible outside of the current module.
297
298 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
299 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
300
301 .. _callingconv:
302
303 Calling Conventions
304 -------------------
305
306 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
307 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
308 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
309 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
310 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
311 added in the future:
312
313 "``ccc``" - The C calling convention
314     This calling convention (the default if no other calling convention
315     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
316     convention supports varargs function calls and tolerates some
317     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
318     the function (as does normal C).
319 "``fastcc``" - The fast calling convention
320     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
321     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
322     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
323     code for the target, without having to conform to an externally
324     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
325     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
326     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
327     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
328     match the prototype of the function definition.
329 "``coldcc``" - The cold calling convention
330     This calling convention attempts to make code in the caller as
331     efficient as possible under the assumption that the call is not
332     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
333     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
334     This calling convention does not support varargs and requires the
335     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
336     function definition.
337 "``cc 10``" - GHC convention
338     This calling convention has been implemented specifically for use by
339     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
340     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
341     by disabling callee save registers. This calling convention should
342     not be used lightly but only for specific situations such as an
343     alternative to the *register pinning* performance technique often
344     used when implementing functional programming languages. At the
345     moment only X86 supports this convention and it has the following
346     limitations:
347
348     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
349        floating point types are supported.
350     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
351        floating point parameters.
352
353     This calling convention supports `tail call
354     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
355     caller and callee are using it.
356 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
357     This calling convention has been implemented specifically for use by
358     the `High-Performance Erlang
359     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
360     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
361     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
362     registers for argument passing than the ordinary C calling
363     convention and defines no callee-saved registers. The calling
364     convention properly supports `tail call
365     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
366     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
367     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
368     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
369     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
370     bit).
371 "``cc <n>``" - Numbered convention
372     Any calling convention may be specified by number, allowing
373     target-specific calling conventions to be used. Target specific
374     calling conventions start at 64.
375
376 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
377 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
378 convention.
379
380 .. _visibilitystyles:
381
382 Visibility Styles
383 -----------------
384
385 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
386 styles:
387
388 "``default``" - Default style
389     On targets that use the ELF object file format, default visibility
390     means that the declaration is visible to other modules and, in
391     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
392     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
393     to other modules. Default visibility corresponds to "external
394     linkage" in the language.
395 "``hidden``" - Hidden style
396     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
397     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
398     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
399     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
400     library) can reference it directly.
401 "``protected``" - Protected style
402     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
403     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
404     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
405     cannot be overridden by another module.
406
407 .. _namedtypes:
408
409 Named Types
410 -----------
411
412 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
413 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
414 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
415 specification is:
416
417 .. code-block:: llvm
418
419     %mytype = type { %mytype*, i32 }
420
421 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
422 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
423 expected with the syntax "%mytype".
424
425 Note that type names are aliases for the structural type that they
426 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
427 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
428 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
429 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
430 render all types of a particular shape. This means that if you have code
431 where two different source types end up having the same LLVM type, that
432 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
433 an important design point and isn't going to change.
434
435 .. _globalvars:
436
437 Global Variables
438 ----------------
439
440 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
441 instead of run-time.
442
443 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
444 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
445
446 Global variables in other translation units can also be declared, in which
447 case they don't have an initializer.
448
449 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
450 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
451 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
452 TLS model may be specified:
453
454 ``localdynamic``
455     For variables that are only used within the current shared library.
456 ``initialexec``
457     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
458 ``localexec``
459     For variables defined in the executable and only used within it.
460
461 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
462 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
463 more information on under which circumstances the different models may
464 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
465 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
466
467 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
468 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
469 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
470 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
471 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
472 variable.
473
474 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
475 constant, even if the final definition of the global is not. This
476 capability can be used to enable slightly better optimization of the
477 program, but requires the language definition to guarantee that
478 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
479 units that do not include the definition.
480
481 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
482 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
483 always define a pointer to their "content" type because they describe a
484 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
485 pointers.
486
487 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
488 that the address is not significant, only the content. Constants marked
489 like this can be merged with other constants if they have the same
490 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
491 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
492 whose address is significant.
493
494 A global variable may be declared to reside in a target-specific
495 numbered address space. For targets that support them, address spaces
496 may affect how optimizations are performed and/or what target
497 instructions are used to access the variable. The default address space
498 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
499
500 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
501 target supports it, it will emit globals to the section specified.
502
503 By default, global initializers are optimized by assuming that global
504 variables defined within the module are not modified from their
505 initial values before the start of the global initializer.  This is
506 true even for variables potentially accessible from outside the
507 module, including those with external linkage or appearing in
508 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
509 variable with ``externally_initialized``.
510
511 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
512 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
513 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
514 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
515 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
516 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
517 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
518 assume that the globals are densely packed in their section and try to
519 iterate over them as an array, alignment padding would break this
520 iteration.
521
522 For example, the following defines a global in a numbered address space
523 with an initializer, section, and alignment:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
528
529 The following example just declares a global variable
530
531 .. code-block:: llvm
532
533    @G = external global i32
534
535 The following example defines a thread-local global with the
536 ``initialexec`` TLS model:
537
538 .. code-block:: llvm
539
540     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
541
542 .. _functionstructure:
543
544 Functions
545 ---------
546
547 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
548 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
549 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
550 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
551 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
552 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
553 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
554 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
555 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
556 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
557
558 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
559 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
560 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
561 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
562 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
563 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
564 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
565
566 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
567 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
568 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
569 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
570 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
571 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
572 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
573 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
574 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
575
576 The first basic block in a function is special in two ways: it is
577 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
578 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
579 the entry block of a function). Because the block can have no
580 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
581
582 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
583 target supports it, it will emit functions to the section specified.
584
585 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
586 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
587 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
588 is specified, the function is forced to have at least that much
589 alignment. All alignments must be a power of 2.
590
591 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
592 be significant and two identical functions can be merged.
593
594 Syntax::
595
596     define [linkage] [visibility]
597            [cconv] [ret attrs]
598            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
599            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
600            [gc] [prefix Constant] { ... }
601
602 .. _langref_aliases:
603
604 Aliases
605 -------
606
607 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
608 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
609 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
610 :ref:`visibility style <visibility>`.
611
612 Syntax::
613
614     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
615
616 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
617 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
618 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
619 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non weak
620 alias.
621
622 .. _namedmetadatastructure:
623
624 Named Metadata
625 --------------
626
627 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
628 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
629 operands for a named metadata.
630
631 Syntax::
632
633     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
634     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
635     !1 = metadata !{metadata !"one"}
636     !2 = metadata !{metadata !"two"}
637     ; A named metadata.
638     !name = !{!0, !1, !2}
639
640 .. _paramattrs:
641
642 Parameter Attributes
643 --------------------
644
645 The return type and each parameter of a function type may have a set of
646 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
647 used to communicate additional information about the result or
648 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
649 of the function, not of the function type, so functions with different
650 parameter attributes can have the same function type.
651
652 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
653 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
654 For example:
655
656 .. code-block:: llvm
657
658     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
659     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
660     declare signext i8 @returns_signed_char()
661
662 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
663 ``readonly``) come immediately after the argument list.
664
665 Currently, only the following parameter attributes are defined:
666
667 ``zeroext``
668     This indicates to the code generator that the parameter or return
669     value should be zero-extended to the extent required by the target's
670     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
671     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
672 ``signext``
673     This indicates to the code generator that the parameter or return
674     value should be sign-extended to the extent required by the target's
675     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
676     the callee (for a return value).
677 ``inreg``
678     This indicates that this parameter or return value should be treated
679     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
680     a function call or return (usually, by putting it in a register as
681     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
682     two different kinds of registers). Use of this attribute is
683     target-specific.
684 ``byval``
685     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
686     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
687     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
688     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
689     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
690     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
691     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
692     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
693     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
694     values.
695
696     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
697     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
698     form and the known alignment of the pointer specified to the call
699     site. If the alignment is not specified, then the code generator
700     makes a target-specific assumption.
701
702 ``sret``
703     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
704     structure that is the return value of the function in the source
705     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
706     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
707     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
708     the first parameter. This is not a valid attribute for return
709     values.
710 ``noalias``
711     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
712     the argument or return value do not alias pointer values which are
713     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
714     call to the parent function, dependencies between memory references
715     from before or after the call and from those during the call are
716     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
717     value used in that call. The caller shares the responsibility with
718     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
719     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
720     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
721
722     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
723     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
724     though it is slightly weaker.
725
726     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
727     while LLVM's ``noalias`` is.
728 ``nocapture``
729     This indicates that the callee does not make any copies of the
730     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
731     attribute for return values.
732
733 .. _nest:
734
735 ``nest``
736     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
737     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
738     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
739
740 ``returned``
741     This indicates that the function always returns the argument as its return
742     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
743     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
744     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
745     the callee. The parameter and the function return type must be valid
746     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
747     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
748
749 .. _gc:
750
751 Garbage Collector Names
752 -----------------------
753
754 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
755 string:
756
757 .. code-block:: llvm
758
759     define void @f() gc "name" { ... }
760
761 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
762 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
763 support the named garbage collection algorithm.
764
765 .. _prefixdata:
766
767 Prefix Data
768 -----------
769
770 Prefix data is data associated with a function which the code generator
771 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
772 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
773 specific functions and make it available through the function pointer while
774 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
775 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
776 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
777 of the prefix data.
778
779 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
780 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
781 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
782 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
783 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
784 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
785 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
786 makes the format of the prefix data highly target dependent.
787
788 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
789 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
790 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
791 of the prefix data.
792
793 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
794 which encodes the ``nop`` instruction:
795
796 .. code-block:: llvm
797
798     define void @f() prefix i8 144 { ... }
799
800 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
801 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
802 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
803
804 .. code-block:: llvm
805
806     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
807
808     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
809
810 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
811 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
812 optimizers but will not be emitted in the object file.
813
814 .. _attrgrp:
815
816 Attribute Groups
817 ----------------
818
819 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
820 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
821 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
822 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
823 group will capture the important command line flags used to build that file.
824
825 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
826 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
827 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
828 different groups are merged.
829
830 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
831 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
832
833 .. code-block:: llvm
834
835    ; Target-independent attributes:
836    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
837
838    ; Target-dependent attributes:
839    attributes #1 = { "no-sse" }
840
841    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
842    define void @f() #0 #1 { ... }
843
844 .. _fnattrs:
845
846 Function Attributes
847 -------------------
848
849 Function attributes are set to communicate additional information about
850 a function. Function attributes are considered to be part of the
851 function, not of the function type, so functions with different function
852 attributes can have the same function type.
853
854 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
855 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
856 example:
857
858 .. code-block:: llvm
859
860     define void @f() noinline { ... }
861     define void @f() alwaysinline { ... }
862     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
863     define void @f() optsize { ... }
864
865 ``alignstack(<n>)``
866     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
867     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
868     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
869     parentheses.
870 ``alwaysinline``
871     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
872     this function into callers whenever possible, ignoring any active
873     inlining size threshold for this caller.
874 ``builtin``
875     This indicates that the callee function at a call site should be
876     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
877     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
878     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
879     attribute.
880 ``cold``
881     This attribute indicates that this function is rarely called. When
882     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
883     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
884     weight.
885 ``inlinehint``
886     This attribute indicates that the source code contained a hint that
887     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
888     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
889     inliner.
890 ``minsize``
891     This attribute suggests that optimization passes and code generator
892     passes make choices that keep the code size of this function as small
893     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
894     performance in order to minimize the size of the generated code.
895 ``naked``
896     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
897     function. This can have very system-specific consequences.
898 ``nobuiltin``
899     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
900     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
901     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
902     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
903     and on function declarations and definitions.
904 ``noduplicate``
905     This attribute indicates that calls to the function cannot be
906     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
907     within its parent function, but may not be duplicated within
908     its parent function.
909
910     A function containing a ``noduplicate`` call may still
911     be an inlining candidate, provided that the call is not
912     duplicated by inlining. That implies that the function has
913     internal linkage and only has one call site, so the original
914     call is dead after inlining.
915 ``noimplicitfloat``
916     This attributes disables implicit floating point instructions.
917 ``noinline``
918     This attribute indicates that the inliner should never inline this
919     function in any situation. This attribute may not be used together
920     with the ``alwaysinline`` attribute.
921 ``nonlazybind``
922     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
923     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
924     startup time if the function is not called during program startup.
925 ``noredzone``
926     This attribute indicates that the code generator should not use a
927     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
928 ``noreturn``
929     This function attribute indicates that the function never returns
930     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
931     function ever does dynamically return.
932 ``nounwind``
933     This function attribute indicates that the function never returns
934     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
935     unwind, its runtime behavior is undefined.
936 ``optnone``
937     This function attribute indicates that the function is not optimized
938     by any optimization or code generator passes with the
939     exception of interprocedural optimization passes.
940     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
941     attribute; this attribute is also incompatible
942     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
943
944     The inliner should never inline this function in any situation.
945     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
946     candidates for inlining inside the body of this function.
947 ``optsize``
948     This attribute suggests that optimization passes and code generator
949     passes make choices that keep the code size of this function low,
950     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
951     long as they do not significantly impact runtime performance.
952 ``readnone``
953     On a function, this attribute indicates that the function computes its
954     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
955     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
956     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
957     caller functions. It does not write through any pointer arguments
958     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
959     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
960     the ``C++`` exception throwing methods.
961
962     On an argument, this attribute indicates that the function does not
963     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
964     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
965 ``readonly``
966     On a function, this attribute indicates that the function does not write
967     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
968     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
969     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
970     state that may be set in the caller. A readonly function always
971     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
972     called with the same set of arguments and global state. It cannot
973     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
974     methods.
975
976     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
977     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
978     the pointer points to.
979 ``returns_twice``
980     This attribute indicates that this function can return twice. The C
981     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
982     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
983     functions.
984 ``sanitize_address``
985     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
986     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
987 ``sanitize_memory``
988     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
989     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
990 ``sanitize_thread``
991     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
992     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
993 ``ssp``
994     This attribute indicates that the function should emit a stack
995     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
996     placed on the stack before the local variables that's checked upon
997     return from the function to see if it has been overwritten. A
998     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
999     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1000
1001     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1002     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1003     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1004       ``ssp-buffer-size``.
1005
1006     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1007     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1008     function will have an ``ssp`` attribute.
1009 ``sspreq``
1010     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1011     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1012     attribute.
1013
1014     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1015     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1016     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1017     an ``sspreq`` attribute.
1018 ``sspstrong``
1019     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1020     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1021     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1022     will enable protectors for functions with:
1023
1024     - Arrays of any size and type
1025     - Aggregates containing an array of any size and type.
1026     - Calls to alloca().
1027     - Local variables that have had their address taken.
1028
1029     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1030
1031     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1032     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1033     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1034 ``uwtable``
1035     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1036     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1037     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1038     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1039     units.
1040
1041 .. _moduleasm:
1042
1043 Module-Level Inline Assembly
1044 ----------------------------
1045
1046 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1047 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1048 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1049 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1050
1051 .. code-block:: llvm
1052
1053     module asm "inline asm code goes here"
1054     module asm "more can go here"
1055
1056 The strings can contain any character by escaping non-printable
1057 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1058 two digit hex code for the number.
1059
1060 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1061 assembly code is generated.
1062
1063 .. _langref_datalayout:
1064
1065 Data Layout
1066 -----------
1067
1068 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1069 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1070 simply:
1071
1072 .. code-block:: llvm
1073
1074     target datalayout = "layout specification"
1075
1076 The *layout specification* consists of a list of specifications
1077 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1078 with a letter and may include other information after the letter to
1079 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1080 as follows:
1081
1082 ``E``
1083     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1084     the bits with the most significance have the lowest address
1085     location.
1086 ``e``
1087     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1088     is, the bits with the least significance have the lowest address
1089     location.
1090 ``S<size>``
1091     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1092     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1093     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1094     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1095     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1096     alignment promotions.
1097 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1098     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1099     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1100     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1101     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1102     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1103     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1104 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1105     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1106     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1107 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1108     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1109     ``<size>``.
1110 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1111     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1112     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1113     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1114     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1115     targets.
1116 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1117     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1118     ``<size>``.
1119 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1120     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1121     ``<size>``.
1122 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1123     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1124     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1125     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1126     this set are considered to support most general arithmetic operations
1127     efficiently.
1128
1129 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1130 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1131 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1132 specifications are given in this list:
1133
1134 -  ``E`` - big endian
1135 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1136 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1137    same as the default address space.
1138 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1139 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1140 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1141 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1142 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1143 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1144    alignment of 64-bits
1145 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1146 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1147 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1148 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1149 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1150 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1151 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1152
1153 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1154 following rules:
1155
1156 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1157    that specification is used.
1158 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1159    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1160    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1161    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1162    given the default specifications above, the i7 type will use the
1163    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1164    alignment of i64 (largest specified).
1165 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1166    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1167    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1168    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1169
1170 The function of the data layout string may not be what you expect.
1171 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1172 the code generator should use.
1173
1174 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1175 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1176 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1177 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1178 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1179 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1180 that require precise layout information, but this also prevents those
1181 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1182
1183 .. _langref_triple:
1184
1185 Target Triple
1186 -------------
1187
1188 A module may specify a target triple string that describes the target
1189 host. The syntax for the target triple is simply:
1190
1191 .. code-block:: llvm
1192
1193     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1194
1195 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1196 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1197
1198 ::
1199
1200     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1201     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1202
1203 This information is passed along to the backend so that it generates
1204 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1205 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1206
1207 .. _pointeraliasing:
1208
1209 Pointer Aliasing Rules
1210 ----------------------
1211
1212 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1213 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1214 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1215 to the following rules:
1216
1217 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1218    value it is *based* on.
1219 -  An address of a global variable is associated with the address range
1220    of the variable's storage.
1221 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1222    address range of the allocated storage.
1223 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1224    address.
1225 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1226    a function not defined within LLVM may be associated with address
1227    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1228    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1229    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1230
1231 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1232 following rules:
1233
1234 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1235    on the first operand of the ``getelementptr``.
1236 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1237    ``bitcast``.
1238 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1239    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1240    the pointer's value.
1241 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1242
1243 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1244 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1245
1246 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1247 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1248 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1249 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1250 alignment of the store.
1251
1252 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1253 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1254 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1255 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1256 alias analysis.
1257
1258 .. _volatile:
1259
1260 Volatile Memory Accesses
1261 ------------------------
1262
1263 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1264 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1265 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1266 volatile operations or change their order of execution relative to other
1267 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1268 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1269 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1270
1271 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1272 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1273 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1274 target-legal volatile load/store instructions.
1275
1276 .. admonition:: Rationale
1277
1278  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1279  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1280  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1281  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1282  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1283  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1284  do not violate the frontend's contract with the language.
1285
1286 .. _memmodel:
1287
1288 Memory Model for Concurrent Operations
1289 --------------------------------------
1290
1291 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1292 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1293 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1294 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1295
1296 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1297
1298 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1299 that
1300
1301 -  Is a superset of single-thread program order, and
1302 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1303    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1304    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1305    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1306    Constraints <ordering>`).
1307
1308 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1309 between a thread and signals executing inside that thread.
1310
1311 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1312 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1313 (defined) write operations (store instructions, atomic
1314 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1315 section, initialized globals are considered to have a write of the
1316 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1317 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1318 may see any write to the same byte, except:
1319
1320 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1321    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1322    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1323 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1324    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1325
1326 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1327
1328 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1329    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1330    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1331    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1332    synchronization.)
1333 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1334    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1335 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1336    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1337 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1338    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1339    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1340    constraints on how the choice is made.
1341 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1342
1343 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1344 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1345 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1346 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1347 than one instruction to read the series of bytes.
1348
1349 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1350 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1351 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1352 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1353 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1354 from an address, introducing a store can change a load that may see
1355 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1356
1357 .. _ordering:
1358
1359 Atomic Memory Ordering Constraints
1360 ----------------------------------
1361
1362 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1363 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1364 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1365 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1366 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1367 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1368 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1369 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1370 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1371 differently since they don't take an address. See that instruction's
1372 documentation for details.
1373
1374 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1375 :doc:`Atomics`.
1376
1377 ``unordered``
1378     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1379     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1380     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1381     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1382     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1383     to make them atomic in any interesting way.
1384 ``monotonic``
1385     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1386     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1387     address. All modification orders must be compatible with the
1388     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1389     orders can be combined to a global total order for the whole program
1390     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1391     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1392     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1393     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1394     happens before another atomic read of the same address, the later
1395     read must see the same value or a later value in the address's
1396     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1397     stronger) operations on the same address. If an address is written
1398     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1399     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1400     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1401     ``memory_order_relaxed``.
1402 ``acquire``
1403     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1404     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1405     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1406 ``release``
1407     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1408     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1409     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1410     complete description; see the C++0x definition of a release
1411     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1412     ``memory_order_release``.
1413 ``acq_rel`` (acquire+release)
1414     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1415     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1416 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1417     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1418     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1419     writes), there is a global total order on all
1420     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1421     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1422     modification orders of all the affected addresses. Each
1423     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1424     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1425     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1426
1427 .. _singlethread:
1428
1429 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1430 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1431 other operations running in the same thread (for example, in signal
1432 handlers).
1433
1434 .. _fastmath:
1435
1436 Fast-Math Flags
1437 ---------------
1438
1439 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1440 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1441 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1442 otherwise unsafe floating point operations
1443
1444 ``nnan``
1445    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1446    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1447    NaNs, but the value of the result is undefined.
1448
1449 ``ninf``
1450    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1451    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1452    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1453
1454 ``nsz``
1455    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1456    argument or result as insignificant.
1457
1458 ``arcp``
1459    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1460    argument rather than perform division.
1461
1462 ``fast``
1463    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1464    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1465    flag implies all the others.
1466
1467 .. _typesystem:
1468
1469 Type System
1470 ===========
1471
1472 The LLVM type system is one of the most important features of the
1473 intermediate representation. Being typed enables a number of
1474 optimizations to be performed on the intermediate representation
1475 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1476 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1477 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1478 not feasible to perform on normal three address code representations.
1479
1480 .. _typeclassifications:
1481
1482 Type Classifications
1483 --------------------
1484
1485 The types fall into a few useful classifications:
1486
1487
1488 .. list-table::
1489    :header-rows: 1
1490
1491    * - Classification
1492      - Types
1493
1494    * - :ref:`integer <t_integer>`
1495      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1496        ``i64``, ...
1497
1498    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1499      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1500        ``ppc_fp128``
1501
1502
1503    * - first class
1504
1505        .. _t_firstclass:
1506
1507      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1508        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1509        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1510        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1511
1512    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1513      - :ref:`label <t_label>`,
1514        :ref:`void <t_void>`,
1515        :ref:`integer <t_integer>`,
1516        :ref:`floating point <t_floating>`,
1517        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1518        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1519
1520    * - :ref:`derived <t_derived>`
1521      - :ref:`array <t_array>`,
1522        :ref:`function <t_function>`,
1523        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1524        :ref:`structure <t_struct>`,
1525        :ref:`vector <t_vector>`,
1526        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1527
1528 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1529 Values of these types are the only ones which can be produced by
1530 instructions.
1531
1532 .. _t_primitive:
1533
1534 Primitive Types
1535 ---------------
1536
1537 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1538 system.
1539
1540 .. _t_integer:
1541
1542 Integer Type
1543 ^^^^^^^^^^^^
1544
1545 Overview:
1546 """""""""
1547
1548 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1549 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1550 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1551
1552 Syntax:
1553 """""""
1554
1555 ::
1556
1557       iN
1558
1559 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1560 value.
1561
1562 Examples:
1563 """""""""
1564
1565 +----------------+------------------------------------------------+
1566 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1567 +----------------+------------------------------------------------+
1568 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1569 +----------------+------------------------------------------------+
1570 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1571 +----------------+------------------------------------------------+
1572
1573 .. _t_floating:
1574
1575 Floating Point Types
1576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1577
1578 .. list-table::
1579    :header-rows: 1
1580
1581    * - Type
1582      - Description
1583
1584    * - ``half``
1585      - 16-bit floating point value
1586
1587    * - ``float``
1588      - 32-bit floating point value
1589
1590    * - ``double``
1591      - 64-bit floating point value
1592
1593    * - ``fp128``
1594      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1595
1596    * - ``x86_fp80``
1597      -  80-bit floating point value (X87)
1598
1599    * - ``ppc_fp128``
1600      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1601
1602 .. _t_x86mmx:
1603
1604 X86mmx Type
1605 ^^^^^^^^^^^
1606
1607 Overview:
1608 """""""""
1609
1610 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1611 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1612 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1613 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1614 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1615 of this type.
1616
1617 Syntax:
1618 """""""
1619
1620 ::
1621
1622       x86mmx
1623
1624 .. _t_void:
1625
1626 Void Type
1627 ^^^^^^^^^
1628
1629 Overview:
1630 """""""""
1631
1632 The void type does not represent any value and has no size.
1633
1634 Syntax:
1635 """""""
1636
1637 ::
1638
1639       void
1640
1641 .. _t_label:
1642
1643 Label Type
1644 ^^^^^^^^^^
1645
1646 Overview:
1647 """""""""
1648
1649 The label type represents code labels.
1650
1651 Syntax:
1652 """""""
1653
1654 ::
1655
1656       label
1657
1658 .. _t_metadata:
1659
1660 Metadata Type
1661 ^^^^^^^^^^^^^
1662
1663 Overview:
1664 """""""""
1665
1666 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1667 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1668
1669 Syntax:
1670 """""""
1671
1672 ::
1673
1674       metadata
1675
1676 .. _t_derived:
1677
1678 Derived Types
1679 -------------
1680
1681 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1682 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1683 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1684 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1685 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1686 as the element type of another array.
1687
1688 .. _t_aggregate:
1689
1690 Aggregate Types
1691 ^^^^^^^^^^^^^^^
1692
1693 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1694 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1695 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1696 aggregate types.
1697
1698 .. _t_array:
1699
1700 Array Type
1701 ^^^^^^^^^^
1702
1703 Overview:
1704 """""""""
1705
1706 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1707 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1708 elements) and an underlying data type.
1709
1710 Syntax:
1711 """""""
1712
1713 ::
1714
1715       [<# elements> x <elementtype>]
1716
1717 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1718 be any type with a size.
1719
1720 Examples:
1721 """""""""
1722
1723 +------------------+--------------------------------------+
1724 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1725 +------------------+--------------------------------------+
1726 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1727 +------------------+--------------------------------------+
1728 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1729 +------------------+--------------------------------------+
1730
1731 Here are some examples of multidimensional arrays:
1732
1733 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1734 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1735 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1736 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1737 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1738 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1739 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1740
1741 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1742 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1743 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1744 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1745 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1746 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1747 example.
1748
1749 .. _t_function:
1750
1751 Function Type
1752 ^^^^^^^^^^^^^
1753
1754 Overview:
1755 """""""""
1756
1757 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1758 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1759 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1760 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1761
1762 Syntax:
1763 """""""
1764
1765 ::
1766
1767       <returntype> (<parameter list>)
1768
1769 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1770 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1771 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1772 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1773 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1774 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1775
1776 Examples:
1777 """""""""
1778
1779 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1780 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1781 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1782 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1783 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1784 | ``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. |
1785 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1786 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1787 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1788
1789 .. _t_struct:
1790
1791 Structure Type
1792 ^^^^^^^^^^^^^^
1793
1794 Overview:
1795 """""""""
1796
1797 The structure type is used to represent a collection of data members
1798 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1799 a size.
1800
1801 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1802 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1803 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1804 '``insertvalue``' instructions.
1805
1806 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1807 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1808 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1809 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1810 required to match what the underlying code generator expects.
1811
1812 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1813 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1814 identified types are always defined at the top level with a name.
1815 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1816 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1817 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1818
1819 Syntax:
1820 """""""
1821
1822 ::
1823
1824       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1825       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1826
1827 Examples:
1828 """""""""
1829
1830 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1831 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1832 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1833 | ``{ 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``.  |
1834 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1835 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1836 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1837
1838 .. _t_opaque:
1839
1840 Opaque Structure Types
1841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1842
1843 Overview:
1844 """""""""
1845
1846 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1847 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1848 notion of a forward declared structure.
1849
1850 Syntax:
1851 """""""
1852
1853 ::
1854
1855       %X = type opaque
1856       %52 = type opaque
1857
1858 Examples:
1859 """""""""
1860
1861 +--------------+-------------------+
1862 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1863 +--------------+-------------------+
1864
1865 .. _t_pointer:
1866
1867 Pointer Type
1868 ^^^^^^^^^^^^
1869
1870 Overview:
1871 """""""""
1872
1873 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1874 commonly used to reference objects in memory.
1875
1876 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1877 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1878 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1879 are target-specific.
1880
1881 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1882 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1883
1884 Syntax:
1885 """""""
1886
1887 ::
1888
1889       <type> *
1890
1891 Examples:
1892 """""""""
1893
1894 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1895 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1896 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1897 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1898 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1899 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1900 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1901
1902 .. _t_vector:
1903
1904 Vector Type
1905 ^^^^^^^^^^^
1906
1907 Overview:
1908 """""""""
1909
1910 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1911 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1912 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1913 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1914 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1915
1916 Syntax:
1917 """""""
1918
1919 ::
1920
1921       < <# elements> x <elementtype> >
1922
1923 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1924 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1925 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1926
1927 Examples:
1928 """""""""
1929
1930 +-------------------+--------------------------------------------------+
1931 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1932 +-------------------+--------------------------------------------------+
1933 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1934 +-------------------+--------------------------------------------------+
1935 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1936 +-------------------+--------------------------------------------------+
1937 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1938 +-------------------+--------------------------------------------------+
1939
1940 Constants
1941 =========
1942
1943 LLVM has several different basic types of constants. This section
1944 describes them all and their syntax.
1945
1946 Simple Constants
1947 ----------------
1948
1949 **Boolean constants**
1950     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1951     of the ``i1`` type.
1952 **Integer constants**
1953     Standard integers (such as '4') are constants of the
1954     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1955     integer types.
1956 **Floating point constants**
1957     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1958     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1959     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1960     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1961     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1962     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1963     point <t_floating>` type.
1964 **Null pointer constants**
1965     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1966     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1967
1968 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1969 floating point constants. For example, the form
1970 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1971 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1972 constants are required (and the only time that they are generated by the
1973 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1974 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1975 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1976 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1977 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1978
1979 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1980 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1981 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1982 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1983 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1984 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1985 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1986 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1987 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1988 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1989 will only work if they match the long double format on your target.
1990 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1991 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1992 (sign bit at the left).
1993
1994 There are no constants of type x86mmx.
1995
1996 .. _complexconstants:
1997
1998 Complex Constants
1999 -----------------
2000
2001 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2002 constants and smaller complex constants.
2003
2004 **Structure constants**
2005     Structure constants are represented with notation similar to
2006     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2007     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2008     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2009     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2010     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2011     must match those specified by the type.
2012 **Array constants**
2013     Array constants are represented with notation similar to array type
2014     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2015     square brackets (``[]``)). For example:
2016     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2017     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2018     match those specified by the type.
2019 **Vector constants**
2020     Vector constants are represented with notation similar to vector
2021     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2022     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2023     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2024     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2025     elements must match those specified by the type.
2026 **Zero initialization**
2027     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2028     value to zero of *any* type, including scalar and
2029     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2030     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2031     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2032 **Metadata node**
2033     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2034     type <t_metadata>`. For example:
2035     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2036     constants that are meant to be interpreted as part of the
2037     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2038     information such as debug info.
2039
2040 Global Variable and Function Addresses
2041 --------------------------------------
2042
2043 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2044 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2045 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2046 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2047 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2048 file:
2049
2050 .. code-block:: llvm
2051
2052     @X = global i32 17
2053     @Y = global i32 42
2054     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2055
2056 .. _undefvalues:
2057
2058 Undefined Values
2059 ----------------
2060
2061 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2062 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2063 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2064 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2065
2066 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2067 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2068 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2069 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2070
2071 .. code-block:: llvm
2072
2073       %A = add %X, undef
2074       %B = sub %X, undef
2075       %C = xor %X, undef
2076     Safe:
2077       %A = undef
2078       %B = undef
2079       %C = undef
2080
2081 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2082 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2083
2084 .. code-block:: llvm
2085
2086       %A = or %X, undef
2087       %B = and %X, undef
2088     Safe:
2089       %A = -1
2090       %B = 0
2091     Unsafe:
2092       %A = undef
2093       %B = undef
2094
2095 These logical operations have bits that are not always affected by the
2096 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2097 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2098 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2099 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2100 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2101 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2102 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2103 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2104
2105 .. code-block:: llvm
2106
2107       %A = select undef, %X, %Y
2108       %B = select undef, 42, %Y
2109       %C = select %X, %Y, undef
2110     Safe:
2111       %A = %X     (or %Y)
2112       %B = 42     (or %Y)
2113       %C = %Y
2114     Unsafe:
2115       %A = undef
2116       %B = undef
2117       %C = undef
2118
2119 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2120 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2121 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2122 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2123 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2124 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2125 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2126
2127 .. code-block:: llvm
2128
2129       %A = xor undef, undef
2130
2131       %B = undef
2132       %C = xor %B, %B
2133
2134       %D = undef
2135       %E = icmp lt %D, 4
2136       %F = icmp gte %D, 4
2137
2138     Safe:
2139       %A = undef
2140       %B = undef
2141       %C = undef
2142       %D = undef
2143       %E = undef
2144       %F = undef
2145
2146 This example points out that two '``undef``' operands are not
2147 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2148 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2149 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2150 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2151 its value over its "live range". This is true because the variable
2152 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2153 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2154 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2155 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2156 uses with" concept would not hold.
2157
2158 .. code-block:: llvm
2159
2160       %A = fdiv undef, %X
2161       %B = fdiv %X, undef
2162     Safe:
2163       %A = undef
2164     b: unreachable
2165
2166 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2167 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2168 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2169 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2170 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2171 However, in the second example, we can make a more aggressive
2172 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2173 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2174 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2175 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2176 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2177 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2178
2179 .. code-block:: llvm
2180
2181     a:  store undef -> %X
2182     b:  store %X -> undef
2183     Safe:
2184     a: <deleted>
2185     b: unreachable
2186
2187 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2188 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2189 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2190 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2191 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2192
2193 .. _poisonvalues:
2194
2195 Poison Values
2196 -------------
2197
2198 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2199 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2200 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2201 which results in undefined behavior.
2202
2203 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2204 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2205 the ``nsw`` flag.
2206
2207 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2208
2209 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2210 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2211    their dynamic predecessor basic block.
2212 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2213    in the dynamic callers of their functions.
2214 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2215    instructions that dynamically transfer control back to them.
2216 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2217    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2218    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2219 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2220    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2221    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2222    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2223 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2224    most recent preceding instruction with externally visible side
2225    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2226    operations <volatile>`.)
2227 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2228    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2229    multiple successors and the instruction is always executed when
2230    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2231    when control is transferred to another.
2232 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2233    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2234    be different if the terminator had transferred control to a different
2235    successor.
2236 -  Dependence is transitive.
2237
2238 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2239 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2240 on a poison value has undefined behavior.
2241
2242 Here are some examples:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     entry:
2247       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2248       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2249       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2250       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2251
2252       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2253       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2254
2255       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2256
2257       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2258       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2259       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2260       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2261
2262       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2263       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2264
2265     true:
2266       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2267                                            ; it has undefined behavior.
2268       br label %end
2269
2270     end:
2271       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2272                                            ; Both edges into this PHI are
2273                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2274                                            ; always results in a poison value.
2275
2276       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2277                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2278                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2279
2280       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2281                                            ; The same branch again, but this time the
2282                                            ; true block doesn't have side effects.
2283
2284     second_true:
2285       ; No side effects!
2286       ret void
2287
2288     second_end:
2289       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2290                                            ; on the store in %end. Also, it is
2291                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2292                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2293                                            ; behavior in this example).
2294
2295 .. _blockaddress:
2296
2297 Addresses of Basic Blocks
2298 -------------------------
2299
2300 ``blockaddress(@function, %block)``
2301
2302 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2303 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2304 Taking the address of the entry block is illegal.
2305
2306 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2307 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2308 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2309 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2310 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2311 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2312 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2313 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2314 instruction.
2315
2316 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2317 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2318
2319 .. _constantexprs:
2320
2321 Constant Expressions
2322 --------------------
2323
2324 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2325 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2326 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2327 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2328 The following is the syntax for constant expressions:
2329
2330 ``trunc (CST to TYPE)``
2331     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2332     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2333 ``zext (CST to TYPE)``
2334     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2335     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2336 ``sext (CST to TYPE)``
2337     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2338     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2339 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2340     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2341     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2342     must be floating point.
2343 ``fpext (CST to TYPE)``
2344     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2345     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2346     floating point.
2347 ``fptoui (CST to TYPE)``
2348     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2349     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2350     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2351     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2352     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2353 ``fptosi (CST to TYPE)``
2354     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2355     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2356     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2357     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2358     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2359 ``uitofp (CST to TYPE)``
2360     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2361     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2362     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2363     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2364     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2365 ``sitofp (CST to TYPE)``
2366     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2367     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2368     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2369     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2370     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2371 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2372     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2373     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2374     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2375     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2376 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2377     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2378     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2379     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2380     This one is *really* dangerous!
2381 ``bitcast (CST to TYPE)``
2382     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2383     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2384     instruction <i_bitcast>`.
2385 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2386     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2387     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2388     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2389     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2390 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2391     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2392 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2393     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2394 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2395     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2396 ``extractelement (VAL, IDX)``
2397     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2398     constants.
2399 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2400     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2401     constants.
2402 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2403     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2404     constants.
2405 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2406     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2407     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2408     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2409     least one index value must be specified.
2410 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2411     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2412     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2413     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2414     value must be specified.
2415 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2416     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2417     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2418     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2419     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2420     operations on floating point values are allowed).
2421
2422 Other Values
2423 ============
2424
2425 .. _inlineasmexprs:
2426
2427 Inline Assembler Expressions
2428 ----------------------------
2429
2430 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2431 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2432 value represents the inline assembler as a string (containing the
2433 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2434 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2435 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2436 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2437 assembler expression is:
2438
2439 .. code-block:: llvm
2440
2441     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2442
2443 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2444 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2445 Thus, typically we have:
2446
2447 .. code-block:: llvm
2448
2449     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2450
2451 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2452 marked as having side effects. This is done through the use of the
2453 '``sideeffect``' keyword, like so:
2454
2455 .. code-block:: llvm
2456
2457     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2458
2459 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2460 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2461 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2462 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2463 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2464 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2465
2466 .. code-block:: llvm
2467
2468     call void asm alignstack "eieio", ""()
2469
2470 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2471 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2472 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2473 the only supported dialects. An example is:
2474
2475 .. code-block:: llvm
2476
2477     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2478
2479 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2480 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2481 keyword last.
2482
2483 Inline Asm Metadata
2484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2485
2486 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2487 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2488 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2489 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2490 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2491 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2492 it. For example:
2493
2494 .. code-block:: llvm
2495
2496     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2497     ...
2498     !42 = !{ i32 1234567 }
2499
2500 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2501 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2502 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2503 occurs on.
2504
2505 .. _metadata:
2506
2507 Metadata Nodes and Metadata Strings
2508 -----------------------------------
2509
2510 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2511 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2512 code generator. One example application of metadata is source-level
2513 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2514 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2515 preceding exclamation point ('``!``').
2516
2517 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2518 contain any character by escaping non-printable characters with
2519 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2520 "``!"test\00"``".
2521
2522 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2523 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2524 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2525 their operand. For example:
2526
2527 .. code-block:: llvm
2528
2529     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2530
2531 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2532 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2533 example:
2534
2535 .. code-block:: llvm
2536
2537     !foo =  metadata !{!4, !3}
2538
2539 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2540 function is using two metadata arguments:
2541
2542 .. code-block:: llvm
2543
2544     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2545
2546 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2547 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2548
2549 .. code-block:: llvm
2550
2551     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2552
2553 More information about specific metadata nodes recognized by the
2554 optimizers and code generator is found below.
2555
2556 '``tbaa``' Metadata
2557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2558
2559 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2560 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2561 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2562 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2563 custom alias analysis behavior for other languages.
2564
2565 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2566 to three fields, e.g.:
2567
2568 .. code-block:: llvm
2569
2570     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2571     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2572     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2573     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2574
2575 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2576 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2577 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2578 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2579 common names.
2580
2581 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2582 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2583 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2584 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2585 from multiple front-ends is handled conservatively.
2586
2587 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2588 indicates that the type is "constant" (meaning
2589 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2590 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2591
2592 '``tbaa.struct``' Metadata
2593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2594
2595 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2596 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2597 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2598 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2599 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2600 of the aggregate.
2601
2602 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2603 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2604
2605 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2606 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2607 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2608 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2609 its tbaa tag. e.g.:
2610
2611 .. code-block:: llvm
2612
2613     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2614
2615 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2616 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2617 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2618
2619 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2620 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2621 does not carry useful data and need not be preserved.
2622
2623 '``fpmath``' Metadata
2624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2625
2626 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2627 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2628 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2629 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2630 it. ULP is defined as follows:
2631
2632     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2633     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2634     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2635     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2636     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2637
2638 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2639 number representing the maximum relative error, for example:
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2644
2645 '``range``' Metadata
2646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2647
2648 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2649 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2650 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2651 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2652 pair has the following properties:
2653
2654 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2655 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2656 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2657 -  The range is allowed to wrap.
2658 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2659    ``a!=b``.
2660
2661 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2662 they must be non-contiguous.
2663
2664 Examples:
2665
2666 .. code-block:: llvm
2667
2668       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2669       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2670       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2671       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2672     ...
2673     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2674     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2675     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2676     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2677
2678 '``llvm.loop``'
2679 ^^^^^^^^^^^^^^^
2680
2681 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2682 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2683 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2684 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2685 specified with the name ``llvm.loop``.
2686
2687 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2688 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2689 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2690 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2691 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2692 constructs:
2693
2694 .. code-block:: llvm
2695
2696     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2697     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2698
2699 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2700 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2701 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2702 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2707     ...
2708     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2709     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2710
2711 '``llvm.mem``'
2712 ^^^^^^^^^^^^^^^
2713
2714 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2715 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2716
2717 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2719
2720 For a loop to be parallel, in addition to using
2721 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2722 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2723 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2724 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2725 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2726 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2727 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2728 body.
2729
2730 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2731 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2732 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2733
2734 .. code-block:: llvm
2735
2736    for.body:
2737      ...
2738      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2739      ...
2740      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2741      ...
2742      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2743
2744    for.end:
2745    ...
2746    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2747
2748 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2749 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2750 the loop identifier metadata node directly:
2751
2752 .. code-block:: llvm
2753
2754    outer.for.body:
2755    ...
2756
2757    inner.for.body:
2758      ...
2759      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2760      ...
2761      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2762      ...
2763      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2764
2765    inner.for.end:
2766      ...
2767      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2768      ...
2769      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2770      ...
2771      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2772
2773    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2774    ...
2775    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2776    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2777    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2778
2779 '``llvm.vectorizer``'
2780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2781
2782 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2783 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2784
2785 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2786 loop identification metadata.
2787
2788 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2790
2791 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2792 loop exactly ``N`` times.
2793
2794 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2795 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2796
2797 .. code-block:: llvm
2798
2799    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2800
2801 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2802 loop.
2803
2804 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2805 determined automatically.
2806
2807 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2809
2810 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2811 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2812 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2813 it believes it is valid to do so.
2814
2815 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2816 operand is an integer specifying the width. For example:
2817
2818 .. code-block:: llvm
2819
2820    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2821
2822 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2823 loop.
2824
2825 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2826 automatically.
2827
2828 Module Flags Metadata
2829 =====================
2830
2831 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2832 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2833 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2834 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2835 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2836 look it up.
2837
2838 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2839 Each triplet has the following form:
2840
2841 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2842    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2843    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2844    described below.
2845 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2846    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2847    including entries with the **Require** behavior).
2848 -  The third element is the value of the flag.
2849
2850 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2851 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2852 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2853 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2854 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2855 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2856
2857 The following behaviors are supported:
2858
2859 .. list-table::
2860    :header-rows: 1
2861    :widths: 10 90
2862
2863    * - Value
2864      - Behavior
2865
2866    * - 1
2867      - **Error**
2868            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2869            is that of the operands.
2870
2871    * - 2
2872      - **Warning**
2873            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2874            operand for the flag from the first module being linked.
2875
2876    * - 3
2877      - **Require**
2878            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2879            specified value after linking is performed. The value must be a
2880            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2881            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2882            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2883            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2884            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2885
2886    * - 4
2887      - **Override**
2888            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2889            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2890            differ, an error will be emitted.
2891
2892    * - 5
2893      - **Append**
2894            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2895
2896    * - 6
2897      - **AppendUnique**
2898            Appends the two values, which are required to be metadata
2899            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2900            during the append operation.
2901
2902 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2903 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2904 value) or **Override**.
2905
2906 An example of module flags:
2907
2908 .. code-block:: llvm
2909
2910     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2911     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2912     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2913     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2914       metadata !{
2915         metadata !"foo", i32 1
2916       }
2917     }
2918     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2919
2920 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2921    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2922    values are not equal.
2923
2924 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2925    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2926    '37'.
2927
2928 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2929    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2930    warning if their values are not equal.
2931
2932 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2933
2934    ::
2935
2936        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2937
2938    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2939    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2940    performed.
2941
2942 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2943 ----------------------------------------------------
2944
2945 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2946 collection in a special section called "image info". The metadata
2947 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2948 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2949 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2950 be merged rather than appended together.
2951
2952 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2953 following key-value pairs:
2954
2955 .. list-table::
2956    :header-rows: 1
2957    :widths: 30 70
2958
2959    * - Key
2960      - Value
2961
2962    * - ``Objective-C Version``
2963      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2964
2965    * - ``Objective-C Image Info Version``
2966      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2967        always 0.
2968
2969    * - ``Objective-C Image Info Section``
2970      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2971        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2972        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2973        Objective-C ABI version 2.
2974
2975    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2976      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2977        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2978        collection supported.
2979
2980    * - ``Objective-C GC Only``
2981      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2982        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2983        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2984
2985 Some important flag interactions:
2986
2987 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2988    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2989    2, then the resulting module has the
2990    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2991 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2992    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2993
2994 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2995 --------------------------------------------
2996
2997 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2998 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2999 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3000 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3001
3002 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3003 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3004 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3005 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3006 list of metadata strings defining linker options.
3007
3008 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3009 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3010 framework::
3011
3012     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3013        metadata !{
3014           metadata !{ metadata !"-lz" },
3015           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3016     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3017
3018 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3019 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3020 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3021 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3022 assembly writer or object file emitter.
3023
3024 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3025 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3026 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3027
3028 .. _intrinsicglobalvariables:
3029
3030 Intrinsic Global Variables
3031 ==========================
3032
3033 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3034 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3035 All globals of this sort should have a section specified as
3036 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3037 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3038
3039 .. _gv_llvmused:
3040
3041 The '``llvm.used``' Global Variable
3042 -----------------------------------
3043
3044 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3045 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3046 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3047 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3048 use of it is:
3049
3050 .. code-block:: llvm
3051
3052     @X = global i8 4
3053     @Y = global i32 123
3054
3055     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3056        i8* @X,
3057        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3058     ], section "llvm.metadata"
3059
3060 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3061 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3062 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3063 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3064 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3065 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3066 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3067
3068 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3069 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3070 molesting the symbol.
3071
3072 .. _gv_llvmcompilerused:
3073
3074 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3075 --------------------------------------------
3076
3077 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3078 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3079 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3080 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3081 by ``@llvm.used``.
3082
3083 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3084 and should not be exposed to source languages.
3085
3086 .. _gv_llvmglobalctors:
3087
3088 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3089 -------------------------------------------
3090
3091 .. code-block:: llvm
3092
3093     %0 = type { i32, void ()* }
3094     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3095
3096 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3097 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3098 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3099 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3100 is not defined.
3101
3102 .. _llvmglobaldtors:
3103
3104 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3105 -------------------------------------------
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109     %0 = type { i32, void ()* }
3110     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3111
3112 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3113 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3114 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3115 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3116 defined.
3117
3118 Instruction Reference
3119 =====================
3120
3121 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3122 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3123 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3124 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3125 :ref:`other instructions <otherops>`.
3126
3127 .. _terminators:
3128
3129 Terminator Instructions
3130 -----------------------
3131
3132 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3133 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3134 block should be executed after the current block is finished. These
3135 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3136 control flow, not values (the one exception being the
3137 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3138
3139 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3140 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3141 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3142 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3143
3144 .. _i_ret:
3145
3146 '``ret``' Instruction
3147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3148
3149 Syntax:
3150 """""""
3151
3152 ::
3153
3154       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3155       ret void                 ; Return from void function
3156
3157 Overview:
3158 """""""""
3159
3160 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3161 a value) from a function back to the caller.
3162
3163 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3164 value and then causes control flow, and one that just causes control
3165 flow to occur.
3166
3167 Arguments:
3168 """"""""""
3169
3170 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3171 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3172 class <t_firstclass>`' type.
3173
3174 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3175 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3176 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3177 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3178 value.
3179
3180 Semantics:
3181 """"""""""
3182
3183 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3184 the calling function's context. If the caller is a
3185 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3186 instruction after the call. If the caller was an
3187 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3188 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3189 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3190 value.
3191
3192 Example:
3193 """"""""
3194
3195 .. code-block:: llvm
3196
3197       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3198       ret void                        ; Return from a void function
3199       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3200
3201 .. _i_br:
3202
3203 '``br``' Instruction
3204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3205
3206 Syntax:
3207 """""""
3208
3209 ::
3210
3211       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3212       br label <dest>          ; Unconditional branch
3213
3214 Overview:
3215 """""""""
3216
3217 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3218 different basic block in the current function. There are two forms of
3219 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3220 unconditional branch.
3221
3222 Arguments:
3223 """"""""""
3224
3225 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3226 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3227 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3228
3229 Semantics:
3230 """"""""""
3231
3232 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3233 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3234 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3235 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3236
3237 Example:
3238 """"""""
3239
3240 .. code-block:: llvm
3241
3242     Test:
3243       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3244       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3245     IfEqual:
3246       ret i32 1
3247     IfUnequal:
3248       ret i32 0
3249
3250 .. _i_switch:
3251
3252 '``switch``' Instruction
3253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3254
3255 Syntax:
3256 """""""
3257
3258 ::
3259
3260       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3261
3262 Overview:
3263 """""""""
3264
3265 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3266 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3267 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3268 destinations.
3269
3270 Arguments:
3271 """"""""""
3272
3273 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3274 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3275 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3276 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3277
3278 Semantics:
3279 """"""""""
3280
3281 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3282 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3283 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3284 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3285 to the default destination.
3286
3287 Implementation:
3288 """""""""""""""
3289
3290 Depending on properties of the target machine and the particular
3291 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3292 different ways. For example, it could be generated as a series of
3293 chained conditional branches or with a lookup table.
3294
3295 Example:
3296 """"""""
3297
3298 .. code-block:: llvm
3299
3300      ; Emulate a conditional br instruction
3301      %Val = zext i1 %value to i32
3302      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3303
3304      ; Emulate an unconditional br instruction
3305      switch i32 0, label %dest [ ]
3306
3307      ; Implement a jump table:
3308      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3309                                          i32 1, label %onone
3310                                          i32 2, label %ontwo ]
3311
3312 .. _i_indirectbr:
3313
3314 '``indirectbr``' Instruction
3315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3316
3317 Syntax:
3318 """""""
3319
3320 ::
3321
3322       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3323
3324 Overview:
3325 """""""""
3326
3327 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3328 label within the current function, whose address is specified by
3329 "``address``". Address must be derived from a
3330 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3331
3332 Arguments:
3333 """"""""""
3334
3335 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3336 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3337 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3338 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3339
3340 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3341 accurate understanding of the CFG.
3342
3343 Semantics:
3344 """"""""""
3345
3346 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3347 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3348 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3349 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3350
3351 Implementation:
3352 """""""""""""""
3353
3354 This is typically implemented with a jump through a register.
3355
3356 Example:
3357 """"""""
3358
3359 .. code-block:: llvm
3360
3361      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3362
3363 .. _i_invoke:
3364
3365 '``invoke``' Instruction
3366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3367
3368 Syntax:
3369 """""""
3370
3371 ::
3372
3373       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3374                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3375
3376 Overview:
3377 """""""""
3378
3379 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3380 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3381 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3382 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3383 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3384 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3385 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3386 nearest "exception" label.
3387
3388 The '``exception``' label is a `landing
3389 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3390 '``exception``' label is required to have the
3391 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3392 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3393 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3394 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3395 instruction, so that the important information contained within the
3396 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3397
3398 Arguments:
3399 """"""""""
3400
3401 This instruction requires several arguments:
3402
3403 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3404    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3405    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3406 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3407    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3408    are valid here.
3409 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3410    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3411    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3412    branching off an arbitrary pointer to function value.
3413 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3414    function to be invoked.
3415 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3416    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3417    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3418    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3419    extra arguments can be specified.
3420 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3421    executes a '``ret``' instruction.
3422 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3423    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3424    mechanism.
3425 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3426    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3427    attributes are valid here.
3428
3429 Semantics:
3430 """"""""""
3431
3432 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3433 instruction in most regards. The primary difference is that it
3434 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3435 library to unwind the stack.
3436
3437 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3438 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3439 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3440 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3441
3442 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3443 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3444 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3445 return value is available.
3446
3447 Example:
3448 """"""""
3449
3450 .. code-block:: llvm
3451
3452       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3453                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3454       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3455                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3456
3457 .. _i_resume:
3458
3459 '``resume``' Instruction
3460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3461
3462 Syntax:
3463 """""""
3464
3465 ::
3466
3467       resume <type> <value>
3468
3469 Overview:
3470 """""""""
3471
3472 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3473 successors.
3474
3475 Arguments:
3476 """"""""""
3477
3478 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3479 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3480 function.
3481
3482 Semantics:
3483 """"""""""
3484
3485 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3486 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3487 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3488
3489 Example:
3490 """"""""
3491
3492 .. code-block:: llvm
3493
3494       resume { i8*, i32 } %exn
3495
3496 .. _i_unreachable:
3497
3498 '``unreachable``' Instruction
3499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3500
3501 Syntax:
3502 """""""
3503
3504 ::
3505
3506       unreachable
3507
3508 Overview:
3509 """""""""
3510
3511 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3512 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3513 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3514 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3515
3516 Semantics:
3517 """"""""""
3518
3519 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3520
3521 .. _binaryops:
3522
3523 Binary Operations
3524 -----------------
3525
3526 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3527 They require two operands of the same type, execute an operation on
3528 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3529 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3530 result value has the same type as its operands.
3531
3532 There are several different binary operators:
3533
3534 .. _i_add:
3535
3536 '``add``' Instruction
3537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3538
3539 Syntax:
3540 """""""
3541
3542 ::
3543
3544       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3545       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3546       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3547       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3548
3549 Overview:
3550 """""""""
3551
3552 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3553
3554 Arguments:
3555 """"""""""
3556
3557 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3558 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3559 arguments must have identical types.
3560
3561 Semantics:
3562 """"""""""
3563
3564 The value produced is the integer sum of the two operands.
3565
3566 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3567 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3568 the result.
3569
3570 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3571 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3572
3573 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3574 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3575 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3576 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3577
3578 Example:
3579 """"""""
3580
3581 .. code-block:: llvm
3582
3583       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3584
3585 .. _i_fadd:
3586
3587 '``fadd``' Instruction
3588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3589
3590 Syntax:
3591 """""""
3592
3593 ::
3594
3595       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3596
3597 Overview:
3598 """""""""
3599
3600 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3601
3602 Arguments:
3603 """"""""""
3604
3605 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3606 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3607 Both arguments must have identical types.
3608
3609 Semantics:
3610 """"""""""
3611
3612 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3613 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3614 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3615 optimizations:
3616
3617 Example:
3618 """"""""
3619
3620 .. code-block:: llvm
3621
3622       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3623
3624 '``sub``' Instruction
3625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3626
3627 Syntax:
3628 """""""
3629
3630 ::
3631
3632       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3633       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3634       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3635       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3636
3637 Overview:
3638 """""""""
3639
3640 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3641
3642 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3643 instruction present in most other intermediate representations.
3644
3645 Arguments:
3646 """"""""""
3647
3648 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3649 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3650 arguments must have identical types.
3651
3652 Semantics:
3653 """"""""""
3654
3655 The value produced is the integer difference of the two operands.
3656
3657 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3658 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3659 the result.
3660
3661 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3662 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3663
3664 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3665 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3666 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3667 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3668
3669 Example:
3670 """"""""
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3675       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3676
3677 .. _i_fsub:
3678
3679 '``fsub``' Instruction
3680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3681
3682 Syntax:
3683 """""""
3684
3685 ::
3686
3687       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3688
3689 Overview:
3690 """""""""
3691
3692 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3693
3694 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3695 instruction present in most other intermediate representations.
3696
3697 Arguments:
3698 """"""""""
3699
3700 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3701 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3702 Both arguments must have identical types.
3703
3704 Semantics:
3705 """"""""""
3706
3707 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3708 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3709 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3710 unsafe floating point optimizations:
3711
3712 Example:
3713 """"""""
3714
3715 .. code-block:: llvm
3716
3717       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3718       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3719
3720 '``mul``' Instruction
3721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3722
3723 Syntax:
3724 """""""
3725
3726 ::
3727
3728       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3729       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3730       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3731       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3732
3733 Overview:
3734 """""""""
3735
3736 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3737
3738 Arguments:
3739 """"""""""
3740
3741 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3742 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3743 arguments must have identical types.
3744
3745 Semantics:
3746 """"""""""
3747
3748 The value produced is the integer product of the two operands.
3749
3750 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3751 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3752 bit width of the result.
3753
3754 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3755 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3756 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3757 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3758 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3759 product.
3760
3761 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3762 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3763 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3764 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3765
3766 Example:
3767 """"""""
3768
3769 .. code-block:: llvm
3770
3771       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3772
3773 .. _i_fmul:
3774
3775 '``fmul``' Instruction
3776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3777
3778 Syntax:
3779 """""""
3780
3781 ::
3782
3783       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3784
3785 Overview:
3786 """""""""
3787
3788 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3789
3790 Arguments:
3791 """"""""""
3792
3793 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3794 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3795 Both arguments must have identical types.
3796
3797 Semantics:
3798 """"""""""
3799
3800 The value produced is the floating point product of the two operands.
3801 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3802 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3803 unsafe floating point optimizations:
3804
3805 Example:
3806 """"""""
3807
3808 .. code-block:: llvm
3809
3810       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3811
3812 '``udiv``' Instruction
3813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3814
3815 Syntax:
3816 """""""
3817
3818 ::
3819
3820       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3821       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3822
3823 Overview:
3824 """""""""
3825
3826 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3827
3828 Arguments:
3829 """"""""""
3830
3831 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3832 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3833 arguments must have identical types.
3834
3835 Semantics:
3836 """"""""""
3837
3838 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3839
3840 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3841 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3842
3843 Division by zero leads to undefined behavior.
3844
3845 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3846 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3847 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3848
3849 Example:
3850 """"""""
3851
3852 .. code-block:: llvm
3853
3854       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3855
3856 '``sdiv``' Instruction
3857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3858
3859 Syntax:
3860 """""""
3861
3862 ::
3863
3864       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3865       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3866
3867 Overview:
3868 """""""""
3869
3870 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3871
3872 Arguments:
3873 """"""""""
3874
3875 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3876 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3877 arguments must have identical types.
3878
3879 Semantics:
3880 """"""""""
3881
3882 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3883 rounded towards zero.
3884
3885 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3886 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3887
3888 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3889 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3890 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3891
3892 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3893 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3894
3895 Example:
3896 """"""""
3897
3898 .. code-block:: llvm
3899
3900       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3901
3902 .. _i_fdiv:
3903
3904 '``fdiv``' Instruction
3905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3906
3907 Syntax:
3908 """""""
3909
3910 ::
3911
3912       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3913
3914 Overview:
3915 """""""""
3916
3917 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3918
3919 Arguments:
3920 """"""""""
3921
3922 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3923 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3924 Both arguments must have identical types.
3925
3926 Semantics:
3927 """"""""""
3928
3929 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3930 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3931 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3932 unsafe floating point optimizations:
3933
3934 Example:
3935 """"""""
3936
3937 .. code-block:: llvm
3938
3939       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3940
3941 '``urem``' Instruction
3942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3943
3944 Syntax:
3945 """""""
3946
3947 ::
3948
3949       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3950
3951 Overview:
3952 """""""""
3953
3954 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3955 division of its two arguments.
3956
3957 Arguments:
3958 """"""""""
3959
3960 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3961 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3962 arguments must have identical types.
3963
3964 Semantics:
3965 """"""""""
3966
3967 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3968 This instruction always performs an unsigned division to get the
3969 remainder.
3970
3971 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3972 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3973
3974 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3975
3976 Example:
3977 """"""""
3978
3979 .. code-block:: llvm
3980
3981       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3982
3983 '``srem``' Instruction
3984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3985
3986 Syntax:
3987 """""""
3988
3989 ::
3990
3991       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3992
3993 Overview:
3994 """""""""
3995
3996 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3997 division of its two operands. This instruction can also take
3998 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3999 must be integers.
4000
4001 Arguments:
4002 """"""""""
4003
4004 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4005 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4006 arguments must have identical types.
4007
4008 Semantics:
4009 """"""""""
4010
4011 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4012 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4013 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4014 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4015 difference, see `The Math
4016 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4017 table of how this is implemented in various languages, please see
4018 `Wikipedia: modulo
4019 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4020
4021 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4022 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4023
4024 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4025 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4026 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4027 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4028 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4029 result of the division and the remainder.)
4030
4031 Example:
4032 """"""""
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4037
4038 .. _i_frem:
4039
4040 '``frem``' Instruction
4041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4042
4043 Syntax:
4044 """""""
4045
4046 ::
4047
4048       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4049
4050 Overview:
4051 """""""""
4052
4053 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4054 its two operands.
4055
4056 Arguments:
4057 """"""""""
4058
4059 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4060 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4061 Both arguments must have identical types.
4062
4063 Semantics:
4064 """"""""""
4065
4066 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4067 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4068 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4069 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4070
4071 Example:
4072 """"""""
4073
4074 .. code-block:: llvm
4075
4076       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4077
4078 .. _bitwiseops:
4079
4080 Bitwise Binary Operations
4081 -------------------------
4082
4083 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4084 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4085 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4086 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4087 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4088
4089 '``shl``' Instruction
4090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4091
4092 Syntax:
4093 """""""
4094
4095 ::
4096
4097       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4098       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4099       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4100       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4101
4102 Overview:
4103 """""""""
4104
4105 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4106 a specified number of bits.
4107
4108 Arguments:
4109 """"""""""
4110
4111 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4112 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4113 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4114
4115 Semantics:
4116 """"""""""
4117
4118 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4119 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4120 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4121 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4122 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4123 in ``op2``.
4124
4125 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4126 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4127 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4128 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4129 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4130 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4131 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4132
4133 Example:
4134 """"""""
4135
4136 .. code-block:: llvm
4137
4138       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4139       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4140       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4141       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4142       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4143
4144 '``lshr``' Instruction
4145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4146
4147 Syntax:
4148 """""""
4149
4150 ::
4151
4152       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4153       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4154
4155 Overview:
4156 """""""""
4157
4158 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4159 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4160
4161 Arguments:
4162 """"""""""
4163
4164 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4165 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4166 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4167
4168 Semantics:
4169 """"""""""
4170
4171 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4172 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4173 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4174 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4175 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4176 corresponding shift amount in ``op2``.
4177
4178 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4179 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4180 non-zero.
4181
4182 Example:
4183 """"""""
4184
4185 .. code-block:: llvm
4186
4187       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4188       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4189       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4190       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4191       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4192       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4193
4194 '``ashr``' Instruction
4195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4196
4197 Syntax:
4198 """""""
4199
4200 ::
4201
4202       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4203       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4204
4205 Overview:
4206 """""""""
4207
4208 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4209 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4210 extension.
4211
4212 Arguments:
4213 """"""""""
4214
4215 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4216 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4217 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4218
4219 Semantics:
4220 """"""""""
4221
4222 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4223 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4224 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4225 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4226 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4227 corresponding shift amount in ``op2``.
4228
4229 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4230 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4231 non-zero.
4232
4233 Example:
4234 """"""""
4235
4236 .. code-block:: llvm
4237
4238       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4239       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4240       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4241       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4242       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4243       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4244
4245 '``and``' Instruction
4246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4247
4248 Syntax:
4249 """""""
4250
4251 ::
4252
4253       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4254
4255 Overview:
4256 """""""""
4257
4258 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4259 operands.
4260
4261 Arguments:
4262 """"""""""
4263
4264 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4265 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4266 arguments must have identical types.
4267
4268 Semantics:
4269 """"""""""
4270
4271 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4272
4273 +-----+-----+-----+
4274 | In0 | In1 | Out |
4275 +-----+-----+-----+
4276 |   0 |   0 |   0 |
4277 +-----+-----+-----+
4278 |   0 |   1 |   0 |
4279 +-----+-----+-----+
4280 |   1 |   0 |   0 |
4281 +-----+-----+-----+
4282 |   1 |   1 |   1 |
4283 +-----+-----+-----+
4284
4285 Example:
4286 """"""""
4287
4288 .. code-block:: llvm
4289
4290       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4291       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4292       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4293
4294 '``or``' Instruction
4295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4296
4297 Syntax:
4298 """""""
4299
4300 ::
4301
4302       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4303
4304 Overview:
4305 """""""""
4306
4307 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4308 two operands.
4309
4310 Arguments:
4311 """"""""""
4312
4313 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4314 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4315 arguments must have identical types.
4316
4317 Semantics:
4318 """"""""""
4319
4320 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4321
4322 +-----+-----+-----+
4323 | In0 | In1 | Out |
4324 +-----+-----+-----+
4325 |   0 |   0 |   0 |
4326 +-----+-----+-----+
4327 |   0 |   1 |   1 |
4328 +-----+-----+-----+
4329 |   1 |   0 |   1 |
4330 +-----+-----+-----+
4331 |   1 |   1 |   1 |
4332 +-----+-----+-----+
4333
4334 Example:
4335 """"""""
4336
4337 ::
4338
4339       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4340       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4341       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4342
4343 '``xor``' Instruction
4344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4345
4346 Syntax:
4347 """""""
4348
4349 ::
4350
4351       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4352
4353 Overview:
4354 """""""""
4355
4356 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4357 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4358 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4359
4360 Arguments:
4361 """"""""""
4362
4363 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4364 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4365 arguments must have identical types.
4366
4367 Semantics:
4368 """"""""""
4369
4370 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4371
4372 +-----+-----+-----+
4373 | In0 | In1 | Out |
4374 +-----+-----+-----+
4375 |   0 |   0 |   0 |
4376 +-----+-----+-----+
4377 |   0 |   1 |   1 |
4378 +-----+-----+-----+
4379 |   1 |   0 |   1 |
4380 +-----+-----+-----+
4381 |   1 |   1 |   0 |
4382 +-----+-----+-----+
4383
4384 Example:
4385 """"""""
4386
4387 .. code-block:: llvm
4388
4389       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4390       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4391       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4392       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4393
4394 Vector Operations
4395 -----------------
4396
4397 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4398 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4399 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4400 While LLVM does directly support these vector operations, many
4401 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4402 take full advantage of a specific target.
4403
4404 .. _i_extractelement:
4405
4406 '``extractelement``' Instruction
4407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4408
4409 Syntax:
4410 """""""
4411
4412 ::
4413
4414       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4415
4416 Overview:
4417 """""""""
4418
4419 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4420 from a vector at a specified index.
4421
4422 Arguments:
4423 """"""""""
4424
4425 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4426 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4427 the position from which to extract the element. The index may be a
4428 variable.
4429
4430 Semantics:
4431 """"""""""
4432
4433 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4434 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4435 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4436
4437 Example:
4438 """"""""
4439
4440 .. code-block:: llvm
4441
4442       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4443
4444 .. _i_insertelement:
4445
4446 '``insertelement``' Instruction
4447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4448
4449 Syntax:
4450 """""""
4451
4452 ::
4453
4454       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4455
4456 Overview:
4457 """""""""
4458
4459 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4460 vector at a specified index.
4461
4462 Arguments:
4463 """"""""""
4464
4465 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4466 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4467 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4468 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4469 index may be a variable.
4470
4471 Semantics:
4472 """"""""""
4473
4474 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4475 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4476 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4477 undefined.
4478
4479 Example:
4480 """"""""
4481
4482 .. code-block:: llvm
4483
4484       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4485
4486 .. _i_shufflevector:
4487
4488 '``shufflevector``' Instruction
4489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4490
4491 Syntax:
4492 """""""
4493
4494 ::
4495
4496       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4497
4498 Overview:
4499 """""""""
4500
4501 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4502 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4503 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4504
4505 Arguments:
4506 """"""""""
4507
4508 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4509 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4510 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4511 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4512 same as the element type of the first two operands.
4513
4514 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4515 constant integer or undef values.
4516
4517 Semantics:
4518 """"""""""
4519
4520 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4521 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4522 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4523 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4524 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4525 only one vector.
4526
4527 Example:
4528 """"""""
4529
4530 .. code-block:: llvm
4531
4532       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4533                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4534       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4535                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4536       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4537                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4538       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4539                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4540
4541 Aggregate Operations
4542 --------------------
4543
4544 LLVM supports several instructions for working with
4545 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4546
4547 .. _i_extractvalue:
4548
4549 '``extractvalue``' Instruction
4550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4551
4552 Syntax:
4553 """""""
4554
4555 ::
4556
4557       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4558
4559 Overview:
4560 """""""""
4561
4562 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4563 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4564
4565 Arguments:
4566 """"""""""
4567
4568 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4569 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4570 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4571 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4572
4573 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4574
4575 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4576    omitted and assumed to be zero.
4577 -  At least one index must be specified.
4578 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4579
4580 Semantics:
4581 """"""""""
4582
4583 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4584 the index operands.
4585
4586 Example:
4587 """"""""
4588
4589 .. code-block:: llvm
4590
4591       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4592
4593 .. _i_insertvalue:
4594
4595 '``insertvalue``' Instruction
4596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4597
4598 Syntax:
4599 """""""
4600
4601 ::
4602
4603       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4604
4605 Overview:
4606 """""""""
4607
4608 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4609 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4610
4611 Arguments:
4612 """"""""""
4613
4614 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4615 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4616 a first-class value to insert. The following operands are constant
4617 indices indicating the position at which to insert the value in a
4618 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4619 to insert must have the same type as the value identified by the
4620 indices.
4621
4622 Semantics:
4623 """"""""""
4624
4625 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4626 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4627 indices is that of ``elt``.
4628
4629 Example:
4630 """"""""
4631
4632 .. code-block:: llvm
4633
4634       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4635       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4636       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4637
4638 .. _memoryops:
4639
4640 Memory Access and Addressing Operations
4641 ---------------------------------------
4642
4643 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4644 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4645 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4646 memory in LLVM.
4647
4648 .. _i_alloca:
4649
4650 '``alloca``' Instruction
4651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4652
4653 Syntax:
4654 """""""
4655
4656 ::
4657
4658       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4659
4660 Overview:
4661 """""""""
4662
4663 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4664 currently executing function, to be automatically released when this
4665 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4666 generic address space (address space zero).
4667
4668 Arguments:
4669 """"""""""
4670
4671 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4672 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4673 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4674 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4675 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4676 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4677 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4678 any convenient boundary compatible with the type.
4679
4680 '``type``' may be any sized type.
4681
4682 Semantics:
4683 """"""""""
4684
4685 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4686 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4687 memory is automatically released when the function returns. The
4688 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4689 variables that must have an address available. When the function returns
4690 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4691 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4692 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4693 is not specified.
4694
4695 Example:
4696 """"""""
4697
4698 .. code-block:: llvm
4699
4700       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4701       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4702       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4703       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4704
4705 .. _i_load:
4706
4707 '``load``' Instruction
4708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4709
4710 Syntax:
4711 """""""
4712
4713 ::
4714
4715       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4716       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4717       !<index> = !{ i32 1 }
4718
4719 Overview:
4720 """""""""
4721
4722 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4723
4724 Arguments:
4725 """"""""""
4726
4727 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4728 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4729 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4730 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4731 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4732 operations <volatile>`.
4733
4734 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4735 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4736 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4737 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4738 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4739 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4740 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4741 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4742 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4743 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4744 any defined semantics for atomic loads.
4745
4746 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4747 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4748 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4749 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4750 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4751 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4752 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4753
4754 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4755 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4756 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4757 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4758 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4759 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4760 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4761
4762 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4763 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4764 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4765 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4766 address points to memory which does not change value during program
4767 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4768 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4769
4770 Semantics:
4771 """"""""""
4772
4773 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4774 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4775 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4776 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4777 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4778 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4779 written using a store of the same type.
4780
4781 Examples:
4782 """""""""
4783
4784 .. code-block:: llvm
4785
4786       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4787       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4788       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4789
4790 .. _i_store:
4791
4792 '``store``' Instruction
4793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4794
4795 Syntax:
4796 """""""
4797
4798 ::
4799
4800       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4801       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4802
4803 Overview:
4804 """""""""
4805
4806 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4807
4808 Arguments:
4809 """"""""""
4810
4811 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4812 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4813 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4814 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4815 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4816 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4817 operations <volatile>`.
4818
4819 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4820 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4821 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4822 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4823 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4824 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4825 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4826 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4827 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4828 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4829 have any defined semantics for atomic stores.
4830
4831 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4832 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4833 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4834 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4835 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4836 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4837 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4838 safe.
4839
4840 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4841 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4842 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4843 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4844 be reused in the cache. The code generator may select special
4845 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4846 x86.
4847
4848 Semantics:
4849 """"""""""
4850
4851 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4852 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4853 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4854 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4855 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4856 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4857 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4858 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4859
4860 Example:
4861 """"""""
4862
4863 .. code-block:: llvm
4864
4865       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4866       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4867       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4868
4869 .. _i_fence:
4870
4871 '``fence``' Instruction
4872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4873
4874 Syntax:
4875 """""""
4876
4877 ::
4878
4879       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4880
4881 Overview:
4882 """""""""
4883
4884 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4885 between operations.
4886
4887 Arguments:
4888 """"""""""
4889
4890 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4891 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4892 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4893
4894 Semantics:
4895 """"""""""
4896
4897 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4898 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4899 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4900 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4901 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4902 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4903 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4904 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4905 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4906 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4907 *happens-before* edge.
4908
4909 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4910 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4911 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4912
4913 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4914 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4915 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4916
4917 Example:
4918 """"""""
4919
4920 .. code-block:: llvm
4921
4922       fence acquire                          ; yields {void}
4923       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4924
4925 .. _i_cmpxchg:
4926
4927 '``cmpxchg``' Instruction
4928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4929
4930 Syntax:
4931 """""""
4932
4933 ::
4934
4935       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4936
4937 Overview:
4938 """""""""
4939
4940 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4941 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4942 equal, it stores a new value into the memory.
4943
4944 Arguments:
4945 """"""""""
4946
4947 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4948 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4949 address, and a new value to place at that address if the compared values
4950 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4951 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4952 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4953 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4954 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4955 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4956 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4957
4958 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4959 synchronizes with other atomic operations.
4960
4961 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4962 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4963 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4964 respect to all other code in the system.
4965
4966 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4967 equal to the size in memory of the operand.
4968
4969 Semantics:
4970 """"""""""
4971
4972 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4973 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4974 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4975 returned.
4976
4977 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4978 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4979 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4980 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4981
4982 Example:
4983 """"""""
4984
4985 .. code-block:: llvm
4986
4987     entry:
4988       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4989       br label %loop
4990
4991     loop:
4992       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4993       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4994       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4995       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4996       br i1 %success, label %done, label %loop
4997
4998     done:
4999       ...
5000
5001 .. _i_atomicrmw:
5002
5003 '``atomicrmw``' Instruction
5004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5005
5006 Syntax:
5007 """""""
5008
5009 ::
5010
5011       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5012
5013 Overview:
5014 """""""""
5015
5016 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5017
5018 Arguments:
5019 """"""""""
5020
5021 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5022 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5023 operation. The operation must be one of the following keywords:
5024
5025 -  xchg
5026 -  add
5027 -  sub
5028 -  and
5029 -  nand
5030 -  or
5031 -  xor
5032 -  max
5033 -  min
5034 -  umax
5035 -  umin
5036
5037 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5038 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5039 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5040 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5041 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5042 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5043 operations <volatile>`.
5044
5045 Semantics:
5046 """"""""""
5047
5048 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5049 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5050 value at the location is returned. The modification is specified by the
5051 operation argument:
5052
5053 -  xchg: ``*ptr = val``
5054 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5055 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5056 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5057 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5058 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5059 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5060 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5061 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5062 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5063    comparison)
5064 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5065    comparison)
5066
5067 Example:
5068 """"""""
5069
5070 .. code-block:: llvm
5071
5072       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5073
5074 .. _i_getelementptr:
5075
5076 '``getelementptr``' Instruction
5077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5078
5079 Syntax:
5080 """""""
5081
5082 ::
5083
5084       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5085       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5086       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5087
5088 Overview:
5089 """""""""
5090
5091 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5092 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5093 address calculation only and does not access memory.
5094
5095 Arguments:
5096 """"""""""
5097
5098 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5099 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5100 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5101 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5102 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5103 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5104 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5105 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5106 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5107 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5108 would require loading the pointer before continuing calculation.
5109
5110 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5111 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5112 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5113 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5114 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5115 required to be constant. These integers are treated as signed values
5116 where relevant.
5117
5118 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5119 to LLVM:
5120
5121 .. code-block:: c
5122
5123     struct RT {
5124       char A;
5125       int B[10][20];
5126       char C;
5127     };
5128     struct ST {
5129       int X;
5130       double Y;
5131       struct RT Z;
5132     };
5133
5134     int *foo(struct ST *s) {
5135       return &s[1].Z.B[5][13];
5136     }
5137
5138 The LLVM code generated by Clang is:
5139
5140 .. code-block:: llvm
5141
5142     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5143     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5144
5145     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5146     entry:
5147       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5148       ret i32* %arrayidx
5149     }
5150
5151 Semantics:
5152 """"""""""
5153
5154 In the example above, the first index is indexing into the
5155 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5156 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5157 indexes into the third element of the structure, yielding a
5158 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5159 structure. The third index indexes into the second element of the
5160 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5161 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5162 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5163 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5164
5165 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5166 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5167 for the given testcase is equivalent to:
5168
5169 .. code-block:: llvm
5170
5171     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5172       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5173       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5174       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5175       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5176       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5177       ret i32* %t5
5178     }
5179
5180 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5181 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5182 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5183 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5184 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5185 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5186 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5187 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5188 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5189 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5190
5191 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5192 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5193 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5194 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5195 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5196 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5197 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5198 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5199 information.
5200
5201 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5202 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5203
5204 Example:
5205 """"""""
5206
5207 .. code-block:: llvm
5208
5209         ; yields [12 x i8]*:aptr
5210         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5211         ; yields i8*:vptr
5212         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5213         ; yields i8*:eptr
5214         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5215         ; yields i32*:iptr
5216         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5217
5218 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5219 must be a vector with the same number of elements. For example:
5220
5221 .. code-block:: llvm
5222
5223      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5224
5225 Conversion Operations
5226 ---------------------
5227
5228 The instructions in this category are the conversion instructions
5229 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5230 various bit conversions on the operand.
5231
5232 '``trunc .. to``' Instruction
5233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5234
5235 Syntax:
5236 """""""
5237
5238 ::
5239
5240       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5241
5242 Overview:
5243 """""""""
5244
5245 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5246
5247 Arguments:
5248 """"""""""
5249
5250 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5251 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5252 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5253 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5254 types are not allowed.
5255
5256 Semantics:
5257 """"""""""
5258
5259 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5260 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5261 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5262 It will always truncate bits.
5263
5264 Example:
5265 """"""""
5266
5267 .. code-block:: llvm
5268
5269       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5270       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5271       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5272       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5273
5274 '``zext .. to``' Instruction
5275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5276
5277 Syntax:
5278 """""""
5279
5280 ::
5281
5282       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5283
5284 Overview:
5285 """""""""
5286
5287 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5288
5289 Arguments:
5290 """"""""""
5291
5292 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5293 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5294 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5295 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5296
5297 Semantics:
5298 """"""""""
5299
5300 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5301 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5302
5303 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5304
5305 Example:
5306 """"""""
5307
5308 .. code-block:: llvm
5309
5310       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5311       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5312       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5313
5314 '``sext .. to``' Instruction
5315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5316
5317 Syntax:
5318 """""""
5319
5320 ::
5321
5322       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5323
5324 Overview:
5325 """""""""
5326
5327 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5328
5329 Arguments:
5330 """"""""""
5331
5332 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5333 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5334 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5335 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5336
5337 Semantics:
5338 """"""""""
5339
5340 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5341 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5342 of the type ``ty2``.
5343
5344 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5345
5346 Example:
5347 """"""""
5348
5349 .. code-block:: llvm
5350
5351       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5352       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5353       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5354
5355 '``fptrunc .. to``' Instruction
5356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5357
5358 Syntax:
5359 """""""
5360
5361 ::
5362
5363       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5364
5365 Overview:
5366 """""""""
5367
5368 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5369
5370 Arguments:
5371 """"""""""
5372
5373 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5374 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5375 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5376 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5377
5378 Semantics:
5379 """"""""""
5380
5381 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5382 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5383 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5384 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5385
5386 Example:
5387 """"""""
5388
5389 .. code-block:: llvm
5390
5391       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5392       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5393
5394 '``fpext .. to``' Instruction
5395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5396
5397 Syntax:
5398 """""""
5399
5400 ::
5401
5402       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5403
5404 Overview:
5405 """""""""
5406
5407 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5408 point value.
5409
5410 Arguments:
5411 """"""""""
5412
5413 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5414 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5415 to. The source type must be smaller than the destination type.
5416
5417 Semantics:
5418 """"""""""
5419
5420 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5421 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5422 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5423 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5424 *no-op cast* for a floating point cast.
5425
5426 Example:
5427 """"""""
5428
5429 .. code-block:: llvm
5430
5431       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5432       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5433
5434 '``fptoui .. to``' Instruction
5435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5436
5437 Syntax:
5438 """""""
5439
5440 ::
5441
5442       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5443
5444 Overview:
5445 """""""""
5446
5447 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5448 integer equivalent of type ``ty2``.
5449
5450 Arguments:
5451 """"""""""
5452
5453 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5454 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5455 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5456 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5457 type with the same number of elements as ``ty``
5458
5459 Semantics:
5460 """"""""""
5461
5462 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5463 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5464 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5465 are undefined.
5466
5467 Example:
5468 """"""""
5469
5470 .. code-block:: llvm
5471
5472       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5473       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5474       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5475
5476 '``fptosi .. to``' Instruction
5477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5478
5479 Syntax:
5480 """""""
5481
5482 ::
5483
5484       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5485
5486 Overview:
5487 """""""""
5488
5489 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5490 ``value`` to type ``ty2``.
5491
5492 Arguments:
5493 """"""""""
5494
5495 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5496 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5497 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5498 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5499 type with the same number of elements as ``ty``
5500
5501 Semantics:
5502 """"""""""
5503
5504 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5505 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5506 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5507 are undefined.
5508
5509 Example:
5510 """"""""
5511
5512 .. code-block:: llvm
5513
5514       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5515       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5516       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5517
5518 '``uitofp .. to``' Instruction
5519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5520
5521 Syntax:
5522 """""""
5523
5524 ::
5525
5526       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5527
5528 Overview:
5529 """""""""
5530
5531 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5532 and converts that value to the ``ty2`` type.
5533
5534 Arguments:
5535 """"""""""
5536
5537 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5538 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5539 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5540 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5541 type with the same number of elements as ``ty``
5542
5543 Semantics:
5544 """"""""""
5545
5546 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5547 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5548 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5549 are undefined.
5550
5551 Example:
5552 """"""""
5553
5554 .. code-block:: llvm
5555
5556       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5557       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5558
5559 '``sitofp .. to``' Instruction
5560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5561
5562 Syntax:
5563 """""""
5564
5565 ::
5566
5567       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5568
5569 Overview:
5570 """""""""
5571
5572 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5573 converts that value to the ``ty2`` type.
5574
5575 Arguments:
5576 """"""""""
5577
5578 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5579 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5580 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5581 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5582 type with the same number of elements as ``ty``
5583
5584 Semantics:
5585 """"""""""
5586
5587 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5588 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5589 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5590 undefined.
5591
5592 Example:
5593 """"""""
5594
5595 .. code-block:: llvm
5596
5597       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5598       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5599
5600 .. _i_ptrtoint:
5601
5602 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5604
5605 Syntax:
5606 """""""
5607
5608 ::
5609
5610       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5611
5612 Overview:
5613 """""""""
5614
5615 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5616 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5617
5618 Arguments:
5619 """"""""""
5620
5621 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5622 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5623 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5624 a vector of integers type.
5625
5626 Semantics:
5627 """"""""""
5628
5629 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5630 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5631 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5632 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5633 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5634 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5635 change.
5636
5637 Example:
5638 """"""""
5639
5640 .. code-block:: llvm
5641
5642       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5643       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5644       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5645
5646 .. _i_inttoptr:
5647
5648 '``inttoptr .. to``' Instruction
5649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5650
5651 Syntax:
5652 """""""
5653
5654 ::
5655
5656       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5657
5658 Overview:
5659 """""""""
5660
5661 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5662 pointer type, ``ty2``.
5663
5664 Arguments:
5665 """"""""""
5666
5667 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5668 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5669 type.
5670
5671 Semantics:
5672 """"""""""
5673
5674 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5675 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5676 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5677 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5678 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5679 nothing is done (*no-op cast*).
5680
5681 Example:
5682 """"""""
5683
5684 .. code-block:: llvm
5685
5686       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5687       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5688       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5689       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5690
5691 .. _i_bitcast:
5692
5693 '``bitcast .. to``' Instruction
5694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5695
5696 Syntax:
5697 """""""
5698
5699 ::
5700
5701       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5702
5703 Overview:
5704 """""""""
5705
5706 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5707 changing any bits.
5708
5709 Arguments:
5710 """"""""""
5711
5712 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5713 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5714 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5715 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5716 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5717 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5718 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5719 long as they have the same size).
5720
5721 Semantics:
5722 """"""""""
5723
5724 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5725 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5726 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5727 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5728 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5729 pointers) types with this instruction if the pointer sizes are
5730 equal. To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr
5731 <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5732
5733 Example:
5734 """"""""
5735
5736 .. code-block:: llvm
5737
5738       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5739       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5740       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5741       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5742
5743 .. _otherops:
5744
5745 Other Operations
5746 ----------------
5747
5748 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5749 which defy better classification.
5750
5751 .. _i_icmp:
5752
5753 '``icmp``' Instruction
5754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5755
5756 Syntax:
5757 """""""
5758
5759 ::
5760
5761       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5762
5763 Overview:
5764 """""""""
5765
5766 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5767 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5768 pointer, or pointer vector operands.
5769
5770 Arguments:
5771 """"""""""
5772
5773 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5774 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5775 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5776
5777 #. ``eq``: equal
5778 #. ``ne``: not equal
5779 #. ``ugt``: unsigned greater than
5780 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5781 #. ``ult``: unsigned less than
5782 #. ``ule``: unsigned less or equal
5783 #. ``sgt``: signed greater than
5784 #. ``sge``: signed greater or equal
5785 #. ``slt``: signed less than
5786 #. ``sle``: signed less or equal
5787
5788 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5789 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5790 must also be identical types.
5791
5792 Semantics:
5793 """"""""""
5794
5795 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5796 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5797 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5798
5799 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5800    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5801 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5802    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5803 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5804    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5805 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5806    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5807 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5808    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5809 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5810    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5811 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5812    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5813 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5814    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5815 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5816    if ``op1`` is less than ``op2``.
5817 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5818    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5819
5820 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5821 are compared as if they were integers.
5822
5823 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5824 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5825 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5826
5827 Example:
5828 """"""""
5829
5830 .. code-block:: llvm
5831
5832       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5833       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5834       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5835       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5836       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5837       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5838
5839 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5840 ``icmp`` instruction.
5841
5842 .. _i_fcmp:
5843
5844 '``fcmp``' Instruction
5845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5846
5847 Syntax:
5848 """""""
5849
5850 ::
5851
5852       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5853
5854 Overview:
5855 """""""""
5856
5857 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5858 values based on comparison of its operands.
5859
5860 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5861 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5862
5863 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5864 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5865 compared.
5866
5867 Arguments:
5868 """"""""""
5869
5870 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5871 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5872 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5873
5874 #. ``false``: no comparison, always returns false
5875 #. ``oeq``: ordered and equal
5876 #. ``ogt``: ordered and greater than
5877 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5878 #. ``olt``: ordered and less than
5879 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5880 #. ``one``: ordered and not equal
5881 #. ``ord``: ordered (no nans)
5882 #. ``ueq``: unordered or equal
5883 #. ``ugt``: unordered or greater than
5884 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5885 #. ``ult``: unordered or less than
5886 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5887 #. ``une``: unordered or not equal
5888 #. ``uno``: unordered (either nans)
5889 #. ``true``: no comparison, always returns true
5890
5891 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5892 that either operand may be a QNAN.
5893
5894 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5895 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5896 type. They must have identical types.
5897
5898 Semantics:
5899 """"""""""
5900
5901 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5902 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5903 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5904 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5905
5906 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5907 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5908    is equal to ``op2``.
5909 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5910    is greater than ``op2``.
5911 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5912    is greater than or equal to ``op2``.
5913 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5914    is less than ``op2``.
5915 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5916    is less than or equal to ``op2``.
5917 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5918    is not equal to ``op2``.
5919 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5920 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5921    equal to ``op2``.
5922 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5923    greater than ``op2``.
5924 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5925    greater than or equal to ``op2``.
5926 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5927    less than ``op2``.
5928 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5929    less than or equal to ``op2``.
5930 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5931    not equal to ``op2``.
5932 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5933 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5934
5935 Example:
5936 """"""""
5937
5938 .. code-block:: llvm
5939
5940       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5941       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5942       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5943       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5944
5945 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5946 ``fcmp`` instruction.
5947
5948 .. _i_phi:
5949
5950 '``phi``' Instruction
5951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5952
5953 Syntax:
5954 """""""
5955
5956 ::
5957
5958       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5959
5960 Overview:
5961 """""""""
5962
5963 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5964 graph representing the function.
5965
5966 Arguments:
5967 """"""""""
5968
5969 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5970 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5971 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5972 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5973 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5974 label arguments.
5975
5976 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5977 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5978 block.
5979
5980 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5981 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5982 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5983 instruction's return value on the same edge).
5984
5985 Semantics:
5986 """"""""""
5987
5988 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5989 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5990 executed just prior to the current block.
5991
5992 Example:
5993 """"""""
5994
5995 .. code-block:: llvm
5996
5997     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5998       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5999       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6000       br label %Loop
6001
6002 .. _i_select:
6003
6004 '``select``' Instruction
6005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6006
6007 Syntax:
6008 """""""
6009
6010 ::
6011
6012       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6013
6014       selty is either i1 or {<N x i1>}
6015
6016 Overview:
6017 """""""""
6018
6019 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6020 condition, without branching.
6021
6022 Arguments:
6023 """"""""""
6024
6025 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6026 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6027 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6028 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6029 elements.
6030
6031 Semantics:
6032 """"""""""
6033
6034 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6035 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6036 argument.
6037
6038 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6039 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6040
6041 Example:
6042 """"""""
6043
6044 .. code-block:: llvm
6045
6046       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6047
6048 .. _i_call:
6049
6050 '``call``' Instruction
6051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6052
6053 Syntax:
6054 """""""
6055
6056 ::
6057
6058       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6059
6060 Overview:
6061 """""""""
6062
6063 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6064
6065 Arguments:
6066 """"""""""
6067
6068 This instruction requires several arguments:
6069
6070 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6071    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6072    be marked "tail" even if they do not occur before a
6073    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6074    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6075    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6076    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6077    automatic `sibling call
6078    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6079    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6080    when the following extra requirements are met:
6081
6082    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6083    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6084       uses value of call or is void).
6085    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6086       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6087    -  `Platform specific constraints are
6088       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6089
6090 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6091    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6092    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6093    calling convention of the call must match the calling convention of
6094    the target function, or else the behavior is undefined.
6095 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6096    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6097    are valid here.
6098 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6099    type of the return value. Functions that return no value are marked
6100    ``void``.
6101 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6102    being invoked. The argument types must match the types implied by
6103    this signature. This type can be omitted if the function is not
6104    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6105    function.
6106 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6107    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6108    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6109    to function value.
6110 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6111    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6112    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6113    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6114    extra arguments can be specified.
6115 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6116    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6117    attributes are valid here.
6118
6119 Semantics:
6120 """"""""""
6121
6122 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6123 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6124 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6125 flow continues with the instruction after the function call, and the
6126 return value of the function is bound to the result argument.
6127
6128 Example:
6129 """"""""
6130
6131 .. code-block:: llvm
6132
6133       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6134       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6135       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6136       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6137       call void %foo(i8 97 signext)
6138
6139       %struct.A = type { i32, i8 }
6140       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6141       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6142       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6143       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6144       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6145
6146 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6147 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6148 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6149 This is something we'd like to change in the future to provide better
6150 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6151
6152 .. _i_va_arg:
6153
6154 '``va_arg``' Instruction
6155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6156
6157 Syntax:
6158 """""""
6159
6160 ::
6161
6162       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6163
6164 Overview:
6165 """""""""
6166
6167 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6168 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6169 the ``va_arg`` macro in C.
6170
6171 Arguments:
6172 """"""""""
6173
6174 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6175 argument. It returns a value of the specified argument type and
6176 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6177 type of ``va_list`` is target specific.
6178
6179 Semantics:
6180 """"""""""
6181
6182 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6183 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6184 the next argument. For more information, see the variable argument
6185 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6186
6187 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6188 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6189 function.
6190
6191 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6192 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6193
6194 Example:
6195 """"""""
6196
6197 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6198
6199 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6200 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6201 types on any target.
6202
6203 .. _i_landingpad:
6204
6205 '``landingpad``' Instruction
6206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6207
6208 Syntax:
6209 """""""
6210
6211 ::
6212
6213       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6214       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6215
6216       <clause> := catch <type> <value>
6217       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6218
6219 Overview:
6220 """""""""
6221
6222 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6223 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6224 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6225 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6226 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6227 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6228
6229 Arguments:
6230 """"""""""
6231
6232 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6233 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6234 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6235
6236 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6237 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6238 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6239 clause takes an array constant as its argument. Use
6240 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6241 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6242 the ``cleanup`` flag.
6243
6244 Semantics:
6245 """"""""""
6246
6247 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6248 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6249 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6250 calling conventions, how the personality function results are
6251 represented in LLVM IR is target specific.
6252
6253 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6254 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6255 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6256 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6257 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6258 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6259 unwinding continues further up the call stack.
6260
6261 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6262
6263 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6264    of an '``invoke``' instruction.
6265 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6266    first non-PHI instruction.
6267 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6268    pad block.
6269 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6270    '``landingpad``' instruction.
6271 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6272    personality function.
6273
6274 Example:
6275 """"""""
6276
6277 .. code-block:: llvm
6278
6279       ;; A landing pad which can catch an integer.
6280       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6281                catch i8** @_ZTIi
6282       ;; A landing pad that is a cleanup.
6283       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6284                cleanup
6285       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6286       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6287                catch i8** @_ZTIi
6288                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6289
6290 .. _intrinsics:
6291
6292 Intrinsic Functions
6293 ===================
6294
6295 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6296 have well known names and semantics and are required to follow certain
6297 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6298 for the LLVM language that does not require changing all of the
6299 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6300 reader/writer, the parser, etc...).
6301
6302 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6303 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6304 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6305 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6306 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6307 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6308 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6309 are added that they be documented here.
6310
6311 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6312 represents a family of functions that perform the same operation but on
6313 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6314 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6315 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6316 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6317 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6318 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6319 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6320 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6321 argument or the result.
6322
6323 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6324 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6325 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6326 whose type is matched against another type do not. For example, the
6327 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6328 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6329 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6330 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6331 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6332 type is matched against the return type, it does not require its own
6333 name suffix.
6334
6335 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6336 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6337
6338 .. _int_varargs:
6339
6340 Variable Argument Handling Intrinsics
6341 -------------------------------------
6342
6343 Variable argument support is defined in LLVM with the
6344 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6345 functions. These functions are related to the similarly named macros
6346 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6347
6348 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6349 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6350 does not define what this type is, so all transformations should be
6351 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6352
6353 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6354 variable argument handling intrinsic functions are used.
6355
6356 .. code-block:: llvm
6357
6358     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6359       ; Initialize variable argument processing
6360       %ap = alloca i8*
6361       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6362       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6363
6364       ; Read a single integer argument
6365       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6366
6367       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6368       %aq = alloca i8*
6369       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6370       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6371       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6372
6373       ; Stop processing of arguments.
6374       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6375       ret i32 %tmp
6376     }
6377
6378     declare void @llvm.va_start(i8*)
6379     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6380     declare void @llvm.va_end(i8*)
6381
6382 .. _int_va_start:
6383
6384 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6386
6387 Syntax:
6388 """""""
6389
6390 ::
6391
6392       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6393
6394 Overview:
6395 """""""""
6396
6397 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6398 subsequent use by ``va_arg``.
6399
6400 Arguments:
6401 """"""""""
6402
6403 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6404
6405 Semantics:
6406 """"""""""
6407
6408 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6409 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6410 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6411 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6412 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6413 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6414 that out.
6415
6416 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6418
6419 Syntax:
6420 """""""
6421
6422 ::
6423
6424       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6425
6426 Overview:
6427 """""""""
6428
6429 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6430 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6431
6432 Arguments:
6433 """"""""""
6434
6435 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6436
6437 Semantics:
6438 """"""""""
6439
6440 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6441 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6442 element to which the argument points. Calls to
6443 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6444 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6445 ``llvm.va_end``.
6446
6447 .. _int_va_copy:
6448
6449 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6451
6452 Syntax:
6453 """""""
6454
6455 ::
6456
6457       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6458
6459 Overview:
6460 """""""""
6461
6462 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6463 from the source argument list to the destination argument list.
6464
6465 Arguments:
6466 """"""""""
6467
6468 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6469 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6470
6471 Semantics:
6472 """"""""""
6473
6474 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6475 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6476 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6477 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6478 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6479
6480 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6481 --------------------------------------
6482
6483 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6484 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6485 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6486 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6487 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6488 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6489 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6490 details, see `Accurate Garbage Collection with
6491 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6492
6493 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6494 address space (address space zero).
6495
6496 .. _int_gcroot:
6497
6498 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6500
6501 Syntax:
6502 """""""
6503
6504 ::
6505
6506       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6507
6508 Overview:
6509 """""""""
6510
6511 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6512 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6513
6514 Arguments:
6515 """"""""""
6516
6517 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6518 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6519 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6520 root.
6521
6522 Semantics:
6523 """"""""""
6524
6525 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6526 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6527 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6528 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6529 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6530
6531 .. _int_gcread:
6532
6533 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6535
6536 Syntax:
6537 """""""
6538
6539 ::
6540
6541       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6542
6543 Overview:
6544 """""""""
6545
6546 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6547 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6548 barriers.
6549
6550 Arguments:
6551 """"""""""
6552
6553 The second argument is the address to read from, which should be an
6554 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6555 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6556 runtime (otherwise null).
6557
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6560
6561 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6562 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6563 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6564 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6565 algorithm <gc>`.
6566
6567 .. _int_gcwrite:
6568
6569 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6571
6572 Syntax:
6573 """""""
6574
6575 ::
6576
6577       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6578
6579 Overview:
6580 """""""""
6581
6582 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6583 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6584 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6585
6586 Arguments:
6587 """"""""""
6588
6589 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6590 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6591 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6592 object, Obj may be null.
6593
6594 Semantics:
6595 """"""""""
6596
6597 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6598 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6599 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6600 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6601 algorithm <gc>`.
6602
6603 Code Generator Intrinsics
6604 -------------------------
6605
6606 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6607 may only be implemented with code generator support.
6608
6609 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6611
6612 Syntax:
6613 """""""
6614
6615 ::
6616
6617       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6618
6619 Overview:
6620 """""""""
6621
6622 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6623 target-specific value indicating the return address of the current
6624 function or one of its callers.
6625
6626 Arguments:
6627 """"""""""
6628
6629 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6630 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6631 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6632 value.
6633
6634 Semantics:
6635 """"""""""
6636
6637 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6638 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6639 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6640 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6641 used for debugging purposes.
6642
6643 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6644 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6645 of the obvious source-language caller.
6646
6647 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6649
6650 Syntax:
6651 """""""
6652
6653 ::
6654
6655       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6656
6657 Overview:
6658 """""""""
6659
6660 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6661 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6662
6663 Arguments:
6664 """"""""""
6665
6666 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6667 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6668 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6669 value.
6670
6671 Semantics:
6672 """"""""""
6673
6674 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6675 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6676 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6677 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6678 used for debugging purposes.
6679
6680 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6681 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6682 of the obvious source-language caller.
6683
6684 .. _int_stacksave:
6685
6686 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6688
6689 Syntax:
6690 """""""
6691
6692 ::
6693
6694       declare i8* @llvm.stacksave()
6695
6696 Overview:
6697 """""""""
6698
6699 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6700 of the function stack, for use with
6701 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6702 implementing language features like scoped automatic variable sized
6703 arrays in C99.
6704
6705 Semantics:
6706 """"""""""
6707
6708 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6709 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6710 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6711 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6712 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6713 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6714 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6715
6716 .. _int_stackrestore:
6717
6718 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6720
6721 Syntax:
6722 """""""
6723
6724 ::
6725
6726       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6727
6728 Overview:
6729 """""""""
6730
6731 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6732 the function stack to the state it was in when the corresponding
6733 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6734 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6735 sized arrays in C99.
6736
6737 Semantics:
6738 """"""""""
6739
6740 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6741
6742 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6744
6745 Syntax:
6746 """""""
6747
6748 ::
6749
6750       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6751
6752 Overview:
6753 """""""""
6754
6755 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6756 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6757 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6758 its performance characteristics.
6759
6760 Arguments:
6761 """"""""""
6762
6763 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6764 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6765 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6766 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6767 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6768 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6769 arguments must be constant integers.
6770
6771 Semantics:
6772 """"""""""
6773
6774 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6775 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6776 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6777 the processor cache for better performance.
6778
6779 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6781
6782 Syntax:
6783 """""""
6784
6785 ::
6786
6787       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6788
6789 Overview:
6790 """""""""
6791
6792 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6793 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6794 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6795 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6796 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6797 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6798 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6799 allow correlations of simulation runs.
6800
6801 Arguments:
6802 """"""""""
6803
6804 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6805
6806 Semantics:
6807 """"""""""
6808
6809 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6810 that do not support this intrinsic may ignore it.
6811
6812 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6814
6815 Syntax:
6816 """""""
6817
6818 ::
6819
6820       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6821
6822 Overview:
6823 """""""""
6824
6825 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6826 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6827 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6828 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6829 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6830 timings.
6831
6832 Semantics:
6833 """"""""""
6834
6835 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6836 memory. Implementations are allowed to either return a application
6837 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6838 is lowered to a constant 0.
6839
6840 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6841 running at and the host platform.
6842
6843 Standard C Library Intrinsics
6844 -----------------------------
6845
6846 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6847 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6848 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6849 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6850
6851 .. _int_memcpy:
6852
6853 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6855
6856 Syntax:
6857 """""""
6858
6859 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6860 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6861 support all bit widths however.
6862
6863 ::
6864
6865       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6866                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6867       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6868                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6869
6870 Overview:
6871 """""""""
6872
6873 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6874 source location to the destination location.
6875
6876 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6877 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6878 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6879
6880 Arguments:
6881 """"""""""
6882
6883 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6884 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6885 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6886 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6887 boolean indicating a volatile access.
6888
6889 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6890 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6891 are aligned to that boundary.
6892
6893 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6894 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6895 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6896
6897 Semantics:
6898 """"""""""
6899
6900 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6901 source location to the destination location, which are not allowed to
6902 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6903 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6904 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6905
6906 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6908
6909 Syntax:
6910 """""""
6911
6912 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6913 bit width and for different address space. Not all targets support all
6914 bit widths however.
6915
6916 ::
6917
6918       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6919                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6920       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6921                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6922
6923 Overview:
6924 """""""""
6925
6926 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6927 source location to the destination location. It is similar to the
6928 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6929 overlap.
6930
6931 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6932 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6933 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6934
6935 Arguments:
6936 """"""""""
6937
6938 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6939 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6940 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6941 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6942 boolean indicating a volatile access.
6943
6944 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6945 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6946 aligned to that boundary.
6947
6948 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6949 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6950 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6951
6952 Semantics:
6953 """"""""""
6954
6955 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6956 source location to the destination location, which may overlap. It
6957 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6958 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6959 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6960
6961 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6963
6964 Syntax:
6965 """""""
6966
6967 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6968 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6969 support all bit widths.
6970
6971 ::
6972
6973       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6974                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6975       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6976                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6977
6978 Overview:
6979 """""""""
6980
6981 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6982 particular byte value.
6983
6984 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6985 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6986 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6987
6988 Arguments:
6989 """"""""""
6990
6991 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6992 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6993 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6994 argument is the known alignment of the destination location.
6995
6996 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6997 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6998 that boundary.
6999
7000 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7001 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7002 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7003
7004 Semantics:
7005 """"""""""
7006
7007 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7008 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7009 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7010 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7011
7012 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7014
7015 Syntax:
7016 """""""
7017
7018 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7019 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7020 all types however.
7021
7022 ::
7023
7024       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7025       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7026       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7027       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7028       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7029
7030 Overview:
7031 """""""""
7032
7033 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7034 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7035 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7036 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7037 because there is no need to worry about errno being set).
7038 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7039
7040 Arguments:
7041 """"""""""
7042
7043 The argument and return value are floating point numbers of the same
7044 type.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7050 nonnegative floating point number.
7051
7052 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054
7055 Syntax:
7056 """""""
7057
7058 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7059 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7060 all types however.
7061
7062 ::
7063
7064       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7065       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7066       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7067       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7068       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7069
7070 Overview:
7071 """""""""
7072
7073 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7074 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7075 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7076 used, the second argument remains a scalar integer value.
7077
7078 Arguments:
7079 """"""""""
7080
7081 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7082 raise to that power.
7083
7084 Semantics:
7085 """"""""""
7086
7087 This function returns the first value raised to the second power with an
7088 unspecified sequence of rounding operations.
7089
7090 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7092
7093 Syntax:
7094 """""""
7095
7096 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7097 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7098 all types however.
7099
7100 ::
7101
7102       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7103       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7104       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7105       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7106       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7107
7108 Overview:
7109 """""""""
7110
7111 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7112
7113 Arguments:
7114 """"""""""
7115
7116 The argument and return value are floating point numbers of the same
7117 type.
7118
7119 Semantics:
7120 """"""""""
7121
7122 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7123 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7124 conditions in the same way.
7125
7126 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7128
7129 Syntax:
7130 """""""
7131
7132 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7133 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7134 all types however.
7135
7136 ::
7137
7138       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7139       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7140       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7141       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7142       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7143
7144 Overview:
7145 """""""""
7146
7147 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7148
7149 Arguments:
7150 """"""""""
7151
7152 The argument and return value are floating point numbers of the same
7153 type.
7154
7155 Semantics:
7156 """"""""""
7157
7158 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7159 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7160 conditions in the same way.
7161
7162 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7164
7165 Syntax:
7166 """""""
7167
7168 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7169 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7170 all types however.
7171
7172 ::
7173
7174       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7175       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7176       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7177       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7178       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7179
7180 Overview:
7181 """""""""
7182
7183 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7184 specified (positive or negative) power.
7185
7186 Arguments:
7187 """"""""""
7188
7189 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7190 to raise to that power.
7191
7192 Semantics:
7193 """"""""""
7194
7195 This function returns the first value raised to the second power,
7196 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7197 handles error conditions in the same way.
7198
7199 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7201
7202 Syntax:
7203 """""""
7204
7205 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7206 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7207 all types however.
7208
7209 ::
7210
7211       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7212       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7213       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7214       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7215       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7216
7217 Overview:
7218 """""""""
7219
7220 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7221
7222 Arguments:
7223 """"""""""
7224
7225 The argument and return value are floating point numbers of the same
7226 type.
7227
7228 Semantics:
7229 """"""""""
7230
7231 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7232 would, and handles error conditions in the same way.
7233
7234 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7236
7237 Syntax:
7238 """""""
7239
7240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7241 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7242 all types however.
7243
7244 ::
7245
7246       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7247       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7248       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7249       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7250       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7251
7252 Overview:
7253 """""""""
7254
7255 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7256
7257 Arguments:
7258 """"""""""
7259
7260 The argument and return value are floating point numbers of the same
7261 type.
7262
7263 Semantics:
7264 """"""""""
7265
7266 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7267 would, and handles error conditions in the same way.
7268
7269 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7271
7272 Syntax:
7273 """""""
7274
7275 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7276 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7277 all types however.
7278
7279 ::
7280
7281       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7282       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7283       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7284       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7285       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7286
7287 Overview:
7288 """""""""
7289
7290 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7291
7292 Arguments:
7293 """"""""""
7294
7295 The argument and return value are floating point numbers of the same
7296 type.
7297
7298 Semantics:
7299 """"""""""
7300
7301 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7302 would, and handles error conditions in the same way.
7303
7304 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7306
7307 Syntax:
7308 """""""
7309
7310 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7311 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7312 all types however.
7313
7314 ::
7315
7316       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7317       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7318       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7319       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7320       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7321
7322 Overview:
7323 """""""""
7324
7325 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7326
7327 Arguments:
7328 """"""""""
7329
7330 The argument and return value are floating point numbers of the same
7331 type.
7332
7333 Semantics:
7334 """"""""""
7335
7336 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7337 would, and handles error conditions in the same way.
7338
7339 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7341
7342 Syntax:
7343 """""""
7344
7345 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7346 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7347 all types however.
7348
7349 ::
7350
7351       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7352       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7353       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7354       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7355       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7356
7357 Overview:
7358 """""""""
7359
7360 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7361
7362 Arguments:
7363 """"""""""
7364
7365 The argument and return value are floating point numbers of the same
7366 type.
7367
7368 Semantics:
7369 """"""""""
7370
7371 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7372 would, and handles error conditions in the same way.
7373
7374 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7376
7377 Syntax:
7378 """""""
7379
7380 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7381 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7382 all types however.
7383
7384 ::
7385
7386       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7387       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7388       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7389       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7390       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7391
7392 Overview:
7393 """""""""
7394
7395 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7396 operation.
7397
7398 Arguments:
7399 """"""""""
7400
7401 The argument and return value are floating point numbers of the same
7402 type.
7403
7404 Semantics:
7405 """"""""""
7406
7407 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7408 would.
7409
7410 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7412
7413 Syntax:
7414 """""""
7415
7416 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7417 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7418 all types however.
7419
7420 ::
7421
7422       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7423       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7424       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7425       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7426       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7427
7428 Overview:
7429 """""""""
7430
7431 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7432 operand.
7433
7434 Arguments:
7435 """"""""""
7436
7437 The argument and return value are floating point numbers of the same
7438 type.
7439
7440 Semantics:
7441 """"""""""
7442
7443 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7444 would, and handles error conditions in the same way.
7445
7446 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7448
7449 Syntax:
7450 """""""
7451
7452 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7453 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7454 all types however.
7455
7456 ::
7457
7458       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7459       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7460       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7461       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7462       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7463
7464 Overview:
7465 """""""""
7466
7467 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7468 first operand and the sign of the second operand.
7469
7470 Arguments:
7471 """"""""""
7472
7473 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7474 type.
7475
7476 Semantics:
7477 """"""""""
7478
7479 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7480 functions would, and handles error conditions in the same way.
7481
7482 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7484
7485 Syntax:
7486 """""""
7487
7488 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7489 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7490 all types however.
7491
7492 ::
7493
7494       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7495       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7496       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7497       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7498       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7499
7500 Overview:
7501 """""""""
7502
7503 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7504
7505 Arguments:
7506 """"""""""
7507
7508 The argument and return value are floating point numbers of the same
7509 type.
7510
7511 Semantics:
7512 """"""""""
7513
7514 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7515 would, and handles error conditions in the same way.
7516
7517 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7519
7520 Syntax:
7521 """""""
7522
7523 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7524 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7525 all types however.
7526
7527 ::
7528
7529       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7530       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7531       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7532       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7533       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7534
7535 Overview:
7536 """""""""
7537
7538 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7539
7540 Arguments:
7541 """"""""""
7542
7543 The argument and return value are floating point numbers of the same
7544 type.
7545
7546 Semantics:
7547 """"""""""
7548
7549 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7550 would, and handles error conditions in the same way.
7551
7552 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7554
7555 Syntax:
7556 """""""
7557
7558 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7559 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7560 all types however.
7561
7562 ::
7563
7564       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7565       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7566       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7567       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7568       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7569
7570 Overview:
7571 """""""""
7572
7573 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7574 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7575
7576 Arguments:
7577 """"""""""
7578
7579 The argument and return value are floating point numbers of the same
7580 type.
7581
7582 Semantics:
7583 """"""""""
7584
7585 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7586 would, and handles error conditions in the same way.
7587
7588 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7590
7591 Syntax:
7592 """""""
7593
7594 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7595 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7596 all types however.
7597
7598 ::
7599
7600       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7601       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7602       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7603       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7604       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7605
7606 Overview:
7607 """""""""
7608
7609 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7610 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7611 operand isn't an integer.
7612
7613 Arguments:
7614 """"""""""
7615
7616 The argument and return value are floating point numbers of the same
7617 type.
7618
7619 Semantics:
7620 """"""""""
7621
7622 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7623 would, and handles error conditions in the same way.
7624
7625 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7627
7628 Syntax:
7629 """""""
7630
7631 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7632 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7633 all types however.
7634
7635 ::
7636
7637       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7638       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7639       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7640       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7641       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7642
7643 Overview:
7644 """""""""
7645
7646 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7647 nearest integer.
7648
7649 Arguments:
7650 """"""""""
7651
7652 The argument and return value are floating point numbers of the same
7653 type.
7654
7655 Semantics:
7656 """"""""""
7657
7658 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7659 functions would, and handles error conditions in the same way.
7660
7661 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7663
7664 Syntax:
7665 """""""
7666
7667 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7668 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7669 all types however.
7670
7671 ::
7672
7673       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7674       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7675       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7676       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7677       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7678
7679 Overview:
7680 """""""""
7681
7682 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7683 nearest integer.
7684
7685 Arguments:
7686 """"""""""
7687
7688 The argument and return value are floating point numbers of the same
7689 type.
7690
7691 Semantics:
7692 """"""""""
7693
7694 This function returns the same values as the libm ``round``
7695 functions would, and handles error conditions in the same way.
7696
7697 Bit Manipulation Intrinsics
7698 ---------------------------
7699
7700 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7701 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7702
7703 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7704 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7705
7706 Syntax:
7707 """""""
7708
7709 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7710 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7711
7712 ::
7713
7714       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7715       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7716       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7717
7718 Overview:
7719 """""""""
7720
7721 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7722 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7723 These are useful for performing operations on data that is not in the
7724 target's native byte order.
7725
7726 Semantics:
7727 """"""""""
7728
7729 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7730 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7731 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7732 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7733 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7734 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7735 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7736 respectively).
7737
7738 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7740
7741 Syntax:
7742 """""""
7743
7744 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7745 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7746 support all bit widths or vector types, however.
7747
7748 ::
7749
7750       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7751       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7752       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7753       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7754       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7755       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7756
7757 Overview:
7758 """""""""
7759
7760 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7761 in a value.
7762
7763 Arguments:
7764 """"""""""
7765
7766 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7767 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7768 match the argument type.
7769
7770 Semantics:
7771 """"""""""
7772
7773 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7774 each element of a vector.
7775
7776 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7778
7779 Syntax:
7780 """""""
7781
7782 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7783 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7784 targets support all bit widths or vector types, however.
7785
7786 ::
7787
7788       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7789       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7790       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7791       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7792       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7793       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7794
7795 Overview:
7796 """""""""
7797
7798 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7799 leading zeros in a variable.
7800
7801 Arguments:
7802 """"""""""
7803
7804 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7805 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7806 type must match the first argument type.
7807
7808 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7809 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7810 defined result. Historically some architectures did not provide a
7811 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7812 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7813
7814 Semantics:
7815 """"""""""
7816
7817 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7818 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7819 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7820 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7821 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7822
7823 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7825
7826 Syntax:
7827 """""""
7828
7829 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7830 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7831 support all bit widths or vector types, however.
7832
7833 ::
7834
7835       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7836       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7837       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7838       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7839       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7840       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7841
7842 Overview:
7843 """""""""
7844
7845 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7846 trailing zeros.
7847
7848 Arguments:
7849 """"""""""
7850
7851 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7852 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7853 type must match the first argument type.
7854
7855 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7856 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7857 defined result. Historically some architectures did not provide a
7858 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7859 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7860
7861 Semantics:
7862 """"""""""
7863
7864 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7865 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7866 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7867 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7868 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7869
7870 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7871 -----------------------------------
7872
7873 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7874
7875 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877
7878 Syntax:
7879 """""""
7880
7881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7882 on any integer bit width.
7883
7884 ::
7885
7886       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7887       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7888       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7889
7890 Overview:
7891 """""""""
7892
7893 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7894 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7895 occurred during the signed summation.
7896
7897 Arguments:
7898 """"""""""
7899
7900 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7901 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7902 bit width. The second element of the result structure must be of type
7903 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7904 addition.
7905
7906 Semantics:
7907 """"""""""
7908
7909 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7910 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7911 first element of which is the signed summation, and the second element
7912 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7913 overflow.
7914
7915 Examples:
7916 """""""""
7917
7918 .. code-block:: llvm
7919
7920       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7921       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7922       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7923       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7924
7925 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7927
7928 Syntax:
7929 """""""
7930
7931 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7932 on any integer bit width.
7933
7934 ::
7935
7936       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7937       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7938       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7939
7940 Overview:
7941 """""""""
7942
7943 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7944 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7945 occurred during the unsigned summation.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7951 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7952 bit width. The second element of the result structure must be of type
7953 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7954 addition.
7955
7956 Semantics:
7957 """"""""""
7958
7959 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7960 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7961 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7962 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7963
7964 Examples:
7965 """""""""
7966
7967 .. code-block:: llvm
7968
7969       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7970       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7971       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7972       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7973
7974 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7976
7977 Syntax:
7978 """""""
7979
7980 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7981 on any integer bit width.
7982
7983 ::
7984
7985       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7986       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7987       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7988
7989 Overview:
7990 """""""""
7991
7992 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7993 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7994 overflow occurred during the signed subtraction.
7995
7996 Arguments:
7997 """"""""""
7998
7999 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8000 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8001 bit width. The second element of the result structure must be of type
8002 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8003 subtraction.
8004
8005 Semantics:
8006 """"""""""
8007
8008 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8009 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8010 first element of which is the subtraction, and the second element of
8011 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8012 overflow.
8013
8014 Examples:
8015 """""""""
8016
8017 .. code-block:: llvm
8018
8019       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8020       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8021       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8022       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8023
8024 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8026
8027 Syntax:
8028 """""""
8029
8030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8031 on any integer bit width.
8032
8033 ::
8034
8035       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8036       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8037       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8038
8039 Overview:
8040 """""""""
8041
8042 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8043 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8044 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8045
8046 Arguments:
8047 """"""""""
8048
8049 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8050 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8051 bit width. The second element of the result structure must be of type
8052 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8053 subtraction.
8054
8055 Semantics:
8056 """"""""""
8057
8058 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8059 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8060 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8061 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8062 overflow.
8063
8064 Examples:
8065 """""""""
8066
8067 .. code-block:: llvm
8068
8069       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8070       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8071       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8072       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8073
8074 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8076
8077 Syntax:
8078 """""""
8079
8080 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8081 on any integer bit width.
8082
8083 ::
8084
8085       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8086       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8087       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8088
8089 Overview:
8090 """""""""
8091
8092 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8093 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8094 overflow occurred during the signed multiplication.
8095
8096 Arguments:
8097 """"""""""
8098
8099 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8100 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8101 bit width. The second element of the result structure must be of type
8102 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8103 multiplication.
8104
8105 Semantics:
8106 """"""""""
8107
8108 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8109 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8110 the first element of which is the multiplication, and the second element
8111 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8112 overflow.
8113
8114 Examples:
8115 """""""""
8116
8117 .. code-block:: llvm
8118
8119       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8120       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8121       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8122       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8123
8124 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8126
8127 Syntax:
8128 """""""
8129
8130 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8131 on any integer bit width.
8132
8133 ::
8134
8135       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8136       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8137       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8138
8139 Overview:
8140 """""""""
8141
8142 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8143 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8144 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8145
8146 Arguments:
8147 """"""""""
8148
8149 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8150 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8151 bit width. The second element of the result structure must be of type
8152 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8153 multiplication.
8154
8155 Semantics:
8156 """"""""""
8157
8158 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8159 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8160 the first element of which is the multiplication, and the second
8161 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8162 resulted in an overflow.
8163
8164 Examples:
8165 """""""""
8166
8167 .. code-block:: llvm
8168
8169       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8170       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8171       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8172       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8173
8174 Specialised Arithmetic Intrinsics
8175 ---------------------------------
8176
8177 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8179
8180 Syntax:
8181 """""""
8182
8183 ::
8184
8185       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8186       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8187
8188 Overview:
8189 """""""""
8190
8191 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8192 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8193 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8194 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8195 and add instructions.
8196
8197 Arguments:
8198 """"""""""
8199
8200 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8201 multiplicands, a and b, and an addend c.
8202
8203 Semantics:
8204 """"""""""
8205
8206 The expression:
8207
8208 ::
8209
8210       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8211
8212 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8213 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8214 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8215 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8216 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8217
8218 Examples:
8219 """""""""
8220
8221 .. code-block:: llvm
8222
8223       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8224
8225 Half Precision Floating Point Intrinsics
8226 ----------------------------------------
8227
8228 For most target platforms, half precision floating point is a
8229 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8230 but does not support computation in the format.
8231
8232 This means that code must first load the half-precision floating point
8233 value as an i16, then convert it to float with
8234 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8235 then be performed on the float value (including extending to double
8236 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8237 if needed, then converted to i16 with
8238 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8239 i16 value.
8240
8241 .. _int_convert_to_fp16:
8242
8243 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8245
8246 Syntax:
8247 """""""
8248
8249 ::
8250
8251       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8252
8253 Overview:
8254 """""""""
8255
8256 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8257 from single precision floating point format to half precision floating
8258 point format.
8259
8260 Arguments:
8261 """"""""""
8262
8263 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8264 converted.
8265
8266 Semantics:
8267 """"""""""
8268
8269 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8270 from single precision floating point format to half precision floating
8271 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8272 converted number.
8273
8274 Examples:
8275 """""""""
8276
8277 .. code-block:: llvm
8278
8279       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8280       store i16 %res, i16* @x, align 2
8281
8282 .. _int_convert_from_fp16:
8283
8284 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8286
8287 Syntax:
8288 """""""
8289
8290 ::
8291
8292       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8293
8294 Overview:
8295 """""""""
8296
8297 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8298 conversion from half precision floating point format to single precision
8299 floating point format.
8300
8301 Arguments:
8302 """"""""""
8303
8304 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8305 converted.
8306
8307 Semantics:
8308 """"""""""
8309
8310 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8311 conversion from half single precision floating point format to single
8312 precision floating point format. The input half-float value is
8313 represented by an ``i16`` value.
8314
8315 Examples:
8316 """""""""
8317
8318 .. code-block:: llvm
8319
8320       %a = load i16* @x, align 2
8321       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8322
8323 Debugger Intrinsics
8324 -------------------
8325
8326 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8327 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8328 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8329 document.
8330
8331 Exception Handling Intrinsics
8332 -----------------------------
8333
8334 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8335 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8336 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8337
8338 .. _int_trampoline:
8339
8340 Trampoline Intrinsics
8341 ---------------------
8342
8343 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8344 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8345 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8346 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8347 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8348 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8349 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8350 extension.
8351
8352 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8353 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8354 It can be created as follows:
8355
8356 .. code-block:: llvm
8357
8358       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8359       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8360       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8361       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8362       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8363
8364 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8365 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8366
8367 .. _int_it:
8368
8369 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8371
8372 Syntax:
8373 """""""
8374
8375 ::
8376
8377       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8378
8379 Overview:
8380 """""""""
8381
8382 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8383 turning it into a trampoline.
8384
8385 Arguments:
8386 """"""""""
8387
8388 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8389 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8390 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8391 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8392 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8393 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8394 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8395 bitcast to an ``i8*``.
8396
8397 Semantics:
8398 """"""""""
8399
8400 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8401 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8402 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8403 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8404 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8405 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8406 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8407 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8408 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8409 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8410 modified, then the effect of any later call to the returned function
8411 pointer is undefined.
8412
8413 .. _int_at:
8414
8415 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8417
8418 Syntax:
8419 """""""
8420
8421 ::
8422
8423       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8424
8425 Overview:
8426 """""""""
8427
8428 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8429 a trampoline (passed as ``tramp``).
8430
8431 Arguments:
8432 """"""""""
8433
8434 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8435 code filled in by a previous call to
8436 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8437
8438 Semantics:
8439 """"""""""
8440
8441 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8442 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8443 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8444 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8445 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8446
8447 Memory Use Markers
8448 ------------------
8449
8450 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8451 memory objects and ranges where variables are immutable.
8452
8453 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8455
8456 Syntax:
8457 """""""
8458
8459 ::
8460
8461       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8462
8463 Overview:
8464 """""""""
8465
8466 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8467 object's lifetime.
8468
8469 Arguments:
8470 """"""""""
8471
8472 The first argument is a constant integer representing the size of the
8473 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8474 to the object.
8475
8476 Semantics:
8477 """"""""""
8478
8479 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8480 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8481 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8482 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8483
8484 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8486
8487 Syntax:
8488 """""""
8489
8490 ::
8491
8492       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8493
8494 Overview:
8495 """""""""
8496
8497 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8498 object's lifetime.
8499
8500 Arguments:
8501 """"""""""
8502
8503 The first argument is a constant integer representing the size of the
8504 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8505 to the object.
8506
8507 Semantics:
8508 """"""""""
8509
8510 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8511 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8512 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8513 object following this intrinsic may be removed as dead.
8514
8515 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8517
8518 Syntax:
8519 """""""
8520
8521 ::
8522
8523       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8524
8525 Overview:
8526 """""""""
8527
8528 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8529 a memory object will not change.
8530
8531 Arguments:
8532 """"""""""
8533
8534 The first argument is a constant integer representing the size of the
8535 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8536 to the object.
8537
8538 Semantics:
8539 """"""""""
8540
8541 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8542 the return value, the referenced memory location is constant and
8543 unchanging.
8544
8545 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8547
8548 Syntax:
8549 """""""
8550
8551 ::
8552
8553       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8554
8555 Overview:
8556 """""""""
8557
8558 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8559 memory object are mutable.
8560
8561 Arguments:
8562 """"""""""
8563
8564 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8565 The second argument is a constant integer representing the size of the
8566 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8567 pointer to the object.
8568
8569 Semantics:
8570 """"""""""
8571
8572 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8573
8574 General Intrinsics
8575 ------------------
8576
8577 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8578 purpose.
8579
8580 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8582
8583 Syntax:
8584 """""""
8585
8586 ::
8587
8588       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8589
8590 Overview:
8591 """""""""
8592
8593 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8594
8595 Arguments:
8596 """"""""""
8597
8598 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8599 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8600 source file name, and the last argument is the line number.
8601
8602 Semantics:
8603 """"""""""
8604
8605 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8606 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8607 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8608 ignored by code generation and optimization.
8609
8610 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8612
8613 Syntax:
8614 """""""
8615
8616 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8617 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8618 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8619 '``0``'.
8620
8621 ::
8622
8623       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8624       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8625       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8626       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8627       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8633
8634 Arguments:
8635 """"""""""
8636
8637 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8638 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8639 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8640 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8641
8642 Semantics:
8643 """"""""""
8644
8645 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8646 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8647 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8648 generation and optimization.
8649
8650 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8652
8653 Syntax:
8654 """""""
8655
8656 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8657 any integer bit width.
8658
8659 ::
8660
8661       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8662       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8663       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8664       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8665       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8666
8667 Overview:
8668 """""""""
8669
8670 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8671
8672 Arguments:
8673 """"""""""
8674
8675 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8676 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8677 global string which is the source file name, and the last argument is
8678 the line number. It returns the value of the first argument.
8679
8680 Semantics:
8681 """"""""""
8682
8683 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8684 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8685 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8686 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8687
8688 '``llvm.trap``' Intrinsic
8689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8690
8691 Syntax:
8692 """""""
8693
8694 ::
8695
8696       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8697
8698 Overview:
8699 """""""""
8700
8701 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8702
8703 Arguments:
8704 """"""""""
8705
8706 None.
8707
8708 Semantics:
8709 """"""""""
8710
8711 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8712 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8713 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8714
8715 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8717
8718 Syntax:
8719 """""""
8720
8721 ::
8722
8723       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8724
8725 Overview:
8726 """""""""
8727
8728 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8729
8730 Arguments:
8731 """"""""""
8732
8733 None.
8734
8735 Semantics:
8736 """"""""""
8737
8738 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8739 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8740 debugger.
8741
8742 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8744
8745 Syntax:
8746 """""""
8747
8748 ::
8749
8750       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8751
8752 Overview:
8753 """""""""
8754
8755 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8756 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8757 is placed on the stack before local variables.
8758
8759 Arguments:
8760 """"""""""
8761
8762 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8763 The first argument is the value loaded from the stack guard
8764 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8765 enough space to hold the value of the guard.
8766
8767 Semantics:
8768 """"""""""
8769
8770 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8771 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8772 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8773 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8774 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8775 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8776 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8777
8778 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8780
8781 Syntax:
8782 """""""
8783
8784 ::
8785
8786       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8787
8788 Overview:
8789 """""""""
8790
8791 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8792 created stack protector and if they are not equal calls the
8793 ``__stack_chk_fail()`` function.
8794
8795 Arguments:
8796 """"""""""
8797
8798 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8799 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8800
8801 Semantics:
8802 """"""""""
8803
8804 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8805 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8806 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8807
8808 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8809 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8810 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8811 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8812 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8813 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8814 codegen after the tail call decision has occurred.
8815
8816 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8818
8819 Syntax:
8820 """""""
8821
8822 ::
8823
8824       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8825       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8826
8827 Overview:
8828 """""""""
8829
8830 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8831 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8832 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8833 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8834 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8835 other object.
8836
8837 Arguments:
8838 """"""""""
8839
8840 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8841 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8842 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8843 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8844 only accepts constants.
8845
8846 Semantics:
8847 """"""""""
8848
8849 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8850 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8851 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8852 on the ``min`` argument).
8853
8854 '``llvm.expect``' Intrinsic
8855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8856
8857 Syntax:
8858 """""""
8859
8860 ::
8861
8862       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8863       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8864
8865 Overview:
8866 """""""""
8867
8868 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8869 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8870
8871 Arguments:
8872 """"""""""
8873
8874 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8875 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8876 constant value, variables are not allowed.
8877
8878 Semantics:
8879 """"""""""
8880
8881 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8882
8883 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8885
8886 Syntax:
8887 """""""
8888
8889 ::
8890
8891       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8892
8893 Overview:
8894 """""""""
8895
8896 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8897 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8898
8899 Arguments:
8900 """"""""""
8901
8902 None.
8903
8904 Semantics:
8905 """"""""""
8906
8907 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8908 by codegen.