IR: Implement uselistorder assembly directives
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
133    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
134    given a label name, then it will get number 0.
135
136 It also shows a convention that we follow in this document. When
137 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
138 that defines the type and name of value produced.
139
140 High Level Structure
141 ====================
142
143 Module Structure
144 ----------------
145
146 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
147 translation unit of the input programs. Each module consists of
148 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
149 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
150 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
151 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
152
153 .. code-block:: llvm
154
155     ; Declare the string constant as a global constant.
156     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
157
158     ; External declaration of the puts function
159     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
160
161     ; Definition of main function
162     define i32 @main() {   ; i32()*
163       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
164       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
165
166       ; Call puts function to write out the string to stdout.
167       call i32 @puts(i8* %cast210)
168       ret i32 0
169     }
170
171     ; Named metadata
172     !0 = metadata !{i32 42, null, metadata !"string"}
173     !foo = !{!0}
174
175 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
176 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
177 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
178 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
179
180 In general, a module is made up of a list of global values (where both
181 functions and global variables are global values). Global values are
182 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
183 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
184 following :ref:`linkage types <linkage>`.
185
186 .. _linkage:
187
188 Linkage Types
189 -------------
190
191 All Global Variables and Functions have one of the following types of
192 linkage:
193
194 ``private``
195     Global values with "``private``" linkage are only directly
196     accessible by objects in the current module. In particular, linking
197     code into a module with an private global value may cause the
198     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
199     symbol is private to the module, all references can be updated. This
200     doesn't show up in any symbol table in the object file.
201 ``internal``
202     Similar to private, but the value shows as a local symbol
203     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
204     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
205 ``available_externally``
206     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
207     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
208     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
209     of the definition of the global, which is known to be somewhere
210     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
211     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
212     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
213     not declarations.
214 ``linkonce``
215     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
216     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
217     some forms of inline functions, templates, or other code which must
218     be generated in each translation unit that uses it, but where the
219     body may be overridden with a more definitive definition later.
220     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
221     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
222     inline the body of this function into callers because it doesn't
223     know if this definition of the function is the definitive definition
224     within the program or whether it will be overridden by a stronger
225     definition. To enable inlining and other optimizations, use
226     "``linkonce_odr``" linkage.
227 ``weak``
228     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
229     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
230     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
231     in C source code.
232 ``common``
233     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
234     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
235     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
236     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
237     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
238     must have a zero initializer, and may not be marked
239     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
240     common linkage.
241
242 .. _linkage_appending:
243
244 ``appending``
245     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
246     pointer to array type. When two global variables with appending
247     linkage are linked together, the two global arrays are appended
248     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
249     system linker append together "sections" with identical names when
250     .o files are linked.
251 ``extern_weak``
252     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
253     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
254     instead of being an undefined reference.
255 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
256     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
257     functions with different semantics. Other languages, such as
258     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
259     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
260     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
261     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
262     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
263 ``external``
264     If none of the above identifiers are used, the global is externally
265     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
266     resolve external symbol references.
267
268 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
269 other than ``external`` or ``extern_weak``.
270
271 .. _callingconv:
272
273 Calling Conventions
274 -------------------
275
276 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
277 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
278 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
279 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
280 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
281 added in the future:
282
283 "``ccc``" - The C calling convention
284     This calling convention (the default if no other calling convention
285     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
286     convention supports varargs function calls and tolerates some
287     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
288     the function (as does normal C).
289 "``fastcc``" - The fast calling convention
290     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
291     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
292     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
293     code for the target, without having to conform to an externally
294     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
295     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
296     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
297     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
298     match the prototype of the function definition.
299 "``coldcc``" - The cold calling convention
300     This calling convention attempts to make code in the caller as
301     efficient as possible under the assumption that the call is not
302     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
303     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
304     This calling convention does not support varargs and requires the
305     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
306     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
307     calls for inlining.
308 "``cc 10``" - GHC convention
309     This calling convention has been implemented specifically for use by
310     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
311     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
312     by disabling callee save registers. This calling convention should
313     not be used lightly but only for specific situations such as an
314     alternative to the *register pinning* performance technique often
315     used when implementing functional programming languages. At the
316     moment only X86 supports this convention and it has the following
317     limitations:
318
319     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
320        floating point types are supported.
321     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
322        floating point parameters.
323
324     This calling convention supports `tail call
325     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
326     caller and callee are using it.
327 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
328     This calling convention has been implemented specifically for use by
329     the `High-Performance Erlang
330     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
331     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
332     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
333     registers for argument passing than the ordinary C calling
334     convention and defines no callee-saved registers. The calling
335     convention properly supports `tail call
336     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
337     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
338     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
339     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
340     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
341     bit).
342 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
343     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
344     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
345     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
346     platform's customary return register.
347 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
348     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
349     sequence in place of a call site. This convention forces the call
350     arguments into registers but allows them to be dynamcially
351     allocated. This can currently only be used with calls to
352     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
353     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
354 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
355     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
356     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
357     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
358     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
359     burden of saving and recovering a large register set before and after the
360     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
361     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
362     apply for values returned in callee-saved registers.
363
364     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
365       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
366       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
367
368     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
369     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
370     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
371     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
372     registers, which haven't already been saved by the caller. The
373     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
374     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
375     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
376     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
377     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
378     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
379
380     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
381     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
382     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
383     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
384     by other runtimes in the future too. The current implementation only
385     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
386     future.
387 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
388     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
389     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
390     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
391     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
392     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
393     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
394     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
395     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
396     returned in callee-saved registers.
397
398     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
399       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
400       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
401
402     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
403     that don't need to call out to any other functions.
404
405     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
406     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
407     experimental at this time.
408 "``cc <n>``" - Numbered convention
409     Any calling convention may be specified by number, allowing
410     target-specific calling conventions to be used. Target specific
411     calling conventions start at 64.
412
413 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
414 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
415 convention.
416
417 .. _visibilitystyles:
418
419 Visibility Styles
420 -----------------
421
422 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
423 styles:
424
425 "``default``" - Default style
426     On targets that use the ELF object file format, default visibility
427     means that the declaration is visible to other modules and, in
428     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
429     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
430     to other modules. Default visibility corresponds to "external
431     linkage" in the language.
432 "``hidden``" - Hidden style
433     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
434     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
435     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
436     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
437     library) can reference it directly.
438 "``protected``" - Protected style
439     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
440     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
441     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
442     cannot be overridden by another module.
443
444 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
445 visibility.
446
447 .. _dllstorageclass:
448
449 DLL Storage Classes
450 -------------------
451
452 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
453 DLL storage class:
454
455 ``dllimport``
456     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
457     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
458     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
459     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
460 ``dllexport``
461     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
462     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
463     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
464     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
465     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
466     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
467
468 .. _tls_model:
469
470 Thread Local Storage Models
471 ---------------------------
472
473 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
474 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
475 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
476 TLS model may be specified:
477
478 ``localdynamic``
479     For variables that are only used within the current shared library.
480 ``initialexec``
481     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
482 ``localexec``
483     For variables defined in the executable and only used within it.
484
485 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
486
487 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
488 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
489 more information on under which circumstances the different models may
490 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
491 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
492
493 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
494 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
495
496 .. _namedtypes:
497
498 Structure Types
499 ---------------
500
501 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
502 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
503 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
504 to forward declare a type that is not yet available.
505
506 An example of a identified structure specification is:
507
508 .. code-block:: llvm
509
510     %mytype = type { %mytype*, i32 }
511
512 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
513 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
514
515 .. _globalvars:
516
517 Global Variables
518 ----------------
519
520 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
521 instead of run-time.
522
523 Global variables definitions must be initialized.
524
525 Global variables in other translation units can also be declared, in which
526 case they don't have an initializer.
527
528 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
529 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
530
531 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
532 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
533 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
534 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
535 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
536 variable.
537
538 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
539 constant, even if the final definition of the global is not. This
540 capability can be used to enable slightly better optimization of the
541 program, but requires the language definition to guarantee that
542 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
543 units that do not include the definition.
544
545 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
546 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
547 always define a pointer to their "content" type because they describe a
548 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
549 pointers.
550
551 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
552 that the address is not significant, only the content. Constants marked
553 like this can be merged with other constants if they have the same
554 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
555 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
556 whose address is significant.
557
558 A global variable may be declared to reside in a target-specific
559 numbered address space. For targets that support them, address spaces
560 may affect how optimizations are performed and/or what target
561 instructions are used to access the variable. The default address space
562 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
563
564 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
565 target supports it, it will emit globals to the section specified.
566 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
567 support.
568
569 By default, global initializers are optimized by assuming that global
570 variables defined within the module are not modified from their
571 initial values before the start of the global initializer.  This is
572 true even for variables potentially accessible from outside the
573 module, including those with external linkage or appearing in
574 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
575 by marking the variable with ``externally_initialized``.
576
577 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
578 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
579 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
580 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
581 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
582 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
583 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
584 assume that the globals are densely packed in their section and try to
585 iterate over them as an array, alignment padding would break this
586 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
587
588 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
589
590 Variables and aliasaes can have a
591 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
592
593 Syntax::
594
595     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
596                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
597                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
598                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
599
600 For example, the following defines a global in a numbered address space
601 with an initializer, section, and alignment:
602
603 .. code-block:: llvm
604
605     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
606
607 The following example just declares a global variable
608
609 .. code-block:: llvm
610
611    @G = external global i32
612
613 The following example defines a thread-local global with the
614 ``initialexec`` TLS model:
615
616 .. code-block:: llvm
617
618     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
619
620 .. _functionstructure:
621
622 Functions
623 ---------
624
625 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
626 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
627 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
628 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
629 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
630 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
631 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
632 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
633 an optional section, an optional alignment,
634 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
635 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
636 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
637
638 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
639 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
640 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
641 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
642 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
643 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
644 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
645 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
646
647 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
648 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
649 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
650 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
651 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
652 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
653 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
654 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
655 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
656
657 The first basic block in a function is special in two ways: it is
658 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
659 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
660 the entry block of a function). Because the block can have no
661 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
662
663 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
664 target supports it, it will emit functions to the section specified.
665 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
666
667 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
668 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
669 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
670 is specified, the function is forced to have at least that much
671 alignment. All alignments must be a power of 2.
672
673 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
674 be significant and two identical functions can be merged.
675
676 Syntax::
677
678     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
679            [cconv] [ret attrs]
680            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
681            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
682            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
683
684 .. _langref_aliases:
685
686 Aliases
687 -------
688
689 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
690 are just a new symbol and metadata for an existing position.
691
692 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
693 constant expression.
694
695 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
696 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
697 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
698
699 Syntax::
700
701     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
702
703 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
704 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
705 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
706
707 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
708 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
709 to the same content.
710
711 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
712 some can only be checked when producing an object file:
713
714 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
715   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
716
717 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
718   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
719   object file.
720
721 * No global value in the expression can be a declaration, since that
722   would require a relocation, which is not possible.
723
724 .. _langref_comdats:
725
726 Comdats
727 -------
728
729 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
730
731 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
732 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
733 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
734 aliasee computes to, if any.
735
736 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
737 choose between keys in two different object files.
738
739 Syntax::
740
741     $<Name> = comdat SelectionKind
742
743 The selection kind must be one of the following:
744
745 ``any``
746     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
747 ``exactmatch``
748     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
749     same data.
750 ``largest``
751     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
752 ``noduplicates``
753     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
754 ``samesize``
755     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
756     same amount of data.
757
758 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
759 ``any`` as a selection kind.
760
761 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
762 the COMDAT key's section is the largest:
763
764 .. code-block:: llvm
765
766    $foo = comdat largest
767    @foo = global i32 2, comdat $foo
768
769    define void @bar() comdat $foo {
770      ret void
771    }
772
773 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
774 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
775 and another COMDAT section with selection kind
776 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
777 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
778
779 There are some restrictions on the properties of the global object.
780 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
781 targeting COFF.
782 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
783 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
784 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
785 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
786 if a collision occurs in the symbol table.
787
788 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
789 For example:
790
791 .. code-block:: llvm
792
793    $foo = comdat any
794    $bar = comdat any
795    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
796    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
797
798 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
799 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
800 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
801 sections.
802
803 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
804 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
805 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
806
807 .. _namedmetadatastructure:
808
809 Named Metadata
810 --------------
811
812 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
813 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
814 operands for a named metadata.
815
816 Syntax::
817
818     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
819     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
820     !1 = metadata !{metadata !"one"}
821     !2 = metadata !{metadata !"two"}
822     ; A named metadata.
823     !name = !{!0, !1, !2}
824
825 .. _paramattrs:
826
827 Parameter Attributes
828 --------------------
829
830 The return type and each parameter of a function type may have a set of
831 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
832 used to communicate additional information about the result or
833 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
834 of the function, not of the function type, so functions with different
835 parameter attributes can have the same function type.
836
837 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
838 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
839 For example:
840
841 .. code-block:: llvm
842
843     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
844     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
845     declare signext i8 @returns_signed_char()
846
847 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
848 ``readonly``) come immediately after the argument list.
849
850 Currently, only the following parameter attributes are defined:
851
852 ``zeroext``
853     This indicates to the code generator that the parameter or return
854     value should be zero-extended to the extent required by the target's
855     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
856     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
857 ``signext``
858     This indicates to the code generator that the parameter or return
859     value should be sign-extended to the extent required by the target's
860     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
861     the callee (for a return value).
862 ``inreg``
863     This indicates that this parameter or return value should be treated
864     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
865     a function call or return (usually, by putting it in a register as
866     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
867     two different kinds of registers). Use of this attribute is
868     target-specific.
869 ``byval``
870     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
871     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
872     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
873     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
874     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
875     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
876     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
877     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
878     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
879     values.
880
881     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
882     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
883     form and the known alignment of the pointer specified to the call
884     site. If the alignment is not specified, then the code generator
885     makes a target-specific assumption.
886
887 .. _attr_inalloca:
888
889 ``inalloca``
890
891     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
892     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
893     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
894     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
895     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
896     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
897
898     An argument allocation may be used by a call at most once because
899     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
900     used in conjunction with other attributes that affect argument
901     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
902     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
903     large aggregate return values, which means that frontend authors
904     must lower them with ``sret`` pointers.
905
906     When the call site is reached, the argument allocation must have
907     been the most recent stack allocation that is still live, or the
908     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
909     space after an argument allocation and before its call site, but it
910     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
911     <int_stackrestore>`.
912
913     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
914     attribute.
915
916 ``sret``
917     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
918     structure that is the return value of the function in the source
919     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
920     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
921     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
922     the first parameter. This is not a valid attribute for return
923     values.
924
925 ``align <n>``
926     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
927     have the specified alignment.
928
929     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
930     ``byval`` attribute.
931
932 .. _noalias:
933
934 ``noalias``
935     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
936     the argument or return value do not alias pointer values that are
937     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
938     call to the parent function, dependencies between memory references
939     from before or after the call and from those during the call are
940     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
941     value used in that call. The caller shares the responsibility with
942     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
943     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
944     analysis <Must, May, or No>`.
945
946     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
947     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
948     though it is slightly weaker.
949
950     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
951     while LLVM's ``noalias`` is.
952 ``nocapture``
953     This indicates that the callee does not make any copies of the
954     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
955     attribute for return values.
956
957 .. _nest:
958
959 ``nest``
960     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
961     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
962     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
963
964 ``returned``
965     This indicates that the function always returns the argument as its return
966     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
967     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
968     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
969     the callee. The parameter and the function return type must be valid
970     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
971     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
972
973 ``nonnull``
974     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
975     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
976     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
977     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
978     is non-null.
979
980 ``dereferenceable(<n>)``
981     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
982     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
983     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
984     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
985     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
986     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
987     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
988     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
989     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
990
991 .. _gc:
992
993 Garbage Collector Names
994 -----------------------
995
996 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
997 string:
998
999 .. code-block:: llvm
1000
1001     define void @f() gc "name" { ... }
1002
1003 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1004 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1005 support the named garbage collection algorithm.
1006
1007 .. _prefixdata:
1008
1009 Prefix Data
1010 -----------
1011
1012 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1013 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1014 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1015 specific functions and make it available through the function pointer while
1016 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1017 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1018 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1019 of the prefix data.
1020
1021 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1022 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1023 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1024 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1025 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1026 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1027 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1028 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1029
1030 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1031 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1032 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1033 of the prefix data.
1034
1035 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1036 which encodes the ``nop`` instruction:
1037
1038 .. code-block:: llvm
1039
1040     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1041
1042 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1043 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1044 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1045
1046 .. code-block:: llvm
1047
1048     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1049
1050     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1051
1052 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1053 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1054 optimizers but will not be emitted in the object file.
1055
1056 .. _attrgrp:
1057
1058 Attribute Groups
1059 ----------------
1060
1061 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1062 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1063 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1064 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1065 group will capture the important command line flags used to build that file.
1066
1067 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1068 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1069 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1070 different groups are merged.
1071
1072 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1073 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1074
1075 .. code-block:: llvm
1076
1077    ; Target-independent attributes:
1078    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1079
1080    ; Target-dependent attributes:
1081    attributes #1 = { "no-sse" }
1082
1083    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1084    define void @f() #0 #1 { ... }
1085
1086 .. _fnattrs:
1087
1088 Function Attributes
1089 -------------------
1090
1091 Function attributes are set to communicate additional information about
1092 a function. Function attributes are considered to be part of the
1093 function, not of the function type, so functions with different function
1094 attributes can have the same function type.
1095
1096 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1097 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1098 example:
1099
1100 .. code-block:: llvm
1101
1102     define void @f() noinline { ... }
1103     define void @f() alwaysinline { ... }
1104     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1105     define void @f() optsize { ... }
1106
1107 ``alignstack(<n>)``
1108     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1109     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1110     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1111     parentheses.
1112 ``alwaysinline``
1113     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1114     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1115     inlining size threshold for this caller.
1116 ``builtin``
1117     This indicates that the callee function at a call site should be
1118     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1119     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1120     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1121     attribute.
1122 ``cold``
1123     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1124     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1125     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1126     weight.
1127 ``inlinehint``
1128     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1129     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1130     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1131     inliner.
1132 ``jumptable``
1133     This attribute indicates that the function should be added to a
1134     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1135     references to this function should be replaced with a reference to the
1136     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1137     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1138     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1139     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1140 ``minsize``
1141     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1142     passes make choices that keep the code size of this function as small
1143     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1144     performance in order to minimize the size of the generated code.
1145 ``naked``
1146     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1147     function. This can have very system-specific consequences.
1148 ``nobuiltin``
1149     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1150     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1151     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1152     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1153     and on function declarations and definitions.
1154 ``noduplicate``
1155     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1156     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1157     within its parent function, but may not be duplicated within
1158     its parent function.
1159
1160     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1161     be an inlining candidate, provided that the call is not
1162     duplicated by inlining. That implies that the function has
1163     internal linkage and only has one call site, so the original
1164     call is dead after inlining.
1165 ``noimplicitfloat``
1166     This attributes disables implicit floating point instructions.
1167 ``noinline``
1168     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1169     function in any situation. This attribute may not be used together
1170     with the ``alwaysinline`` attribute.
1171 ``nonlazybind``
1172     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1173     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1174     startup time if the function is not called during program startup.
1175 ``noredzone``
1176     This attribute indicates that the code generator should not use a
1177     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1178 ``noreturn``
1179     This function attribute indicates that the function never returns
1180     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1181     function ever does dynamically return.
1182 ``nounwind``
1183     This function attribute indicates that the function never returns
1184     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1185     unwind, its runtime behavior is undefined.
1186 ``optnone``
1187     This function attribute indicates that the function is not optimized
1188     by any optimization or code generator passes with the
1189     exception of interprocedural optimization passes.
1190     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1191     attribute; this attribute is also incompatible
1192     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1193
1194     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1195     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1196     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1197     candidates for inlining into the body of this function.
1198 ``optsize``
1199     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1200     passes make choices that keep the code size of this function low,
1201     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1202     long as they do not significantly impact runtime performance.
1203 ``readnone``
1204     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1205     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1206     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1207     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1208     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1209     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1210     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1211     the ``C++`` exception throwing methods.
1212
1213     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1214     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1215     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1216 ``readonly``
1217     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1218     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1219     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1220     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1221     state that may be set in the caller. A readonly function always
1222     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1223     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1224     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1225     methods.
1226
1227     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1228     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1229     the pointer points to.
1230 ``returns_twice``
1231     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1232     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1233     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1234     functions.
1235 ``sanitize_address``
1236     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1237     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1238 ``sanitize_memory``
1239     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1240     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1241 ``sanitize_thread``
1242     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1243     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1244 ``ssp``
1245     This attribute indicates that the function should emit a stack
1246     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1247     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1248     return from the function to see if it has been overwritten. A
1249     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1250     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1251
1252     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1253     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1254     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1255       ``ssp-buffer-size``.
1256
1257     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1258     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1259
1260     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1261     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1262     function will have an ``ssp`` attribute.
1263 ``sspreq``
1264     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1265     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1266     attribute.
1267
1268     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1269     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1270     The specific layout rules are:
1271
1272     #. Large arrays and structures containing large arrays
1273        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1274     #. Small arrays and structures containing small arrays
1275        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1276     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1277        protector.
1278
1279     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1280     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1281     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1282     an ``sspreq`` attribute.
1283 ``sspstrong``
1284     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1285     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1286     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1287     will enable protectors for functions with:
1288
1289     - Arrays of any size and type
1290     - Aggregates containing an array of any size and type.
1291     - Calls to alloca().
1292     - Local variables that have had their address taken.
1293
1294     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1295     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1296     The specific layout rules are:
1297
1298     #. Large arrays and structures containing large arrays
1299        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1300     #. Small arrays and structures containing small arrays
1301        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1302     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1303        protector.
1304
1305     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1306
1307     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1308     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1309     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1310 ``uwtable``
1311     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1312     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1313     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1314     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1315     units.
1316
1317 .. _moduleasm:
1318
1319 Module-Level Inline Assembly
1320 ----------------------------
1321
1322 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1323 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1324 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1325 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1326
1327 .. code-block:: llvm
1328
1329     module asm "inline asm code goes here"
1330     module asm "more can go here"
1331
1332 The strings can contain any character by escaping non-printable
1333 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1334 two digit hex code for the number.
1335
1336 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1337 assembly code is generated.
1338
1339 .. _langref_datalayout:
1340
1341 Data Layout
1342 -----------
1343
1344 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1345 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1346 simply:
1347
1348 .. code-block:: llvm
1349
1350     target datalayout = "layout specification"
1351
1352 The *layout specification* consists of a list of specifications
1353 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1354 with a letter and may include other information after the letter to
1355 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1356 as follows:
1357
1358 ``E``
1359     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1360     the bits with the most significance have the lowest address
1361     location.
1362 ``e``
1363     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1364     is, the bits with the least significance have the lowest address
1365     location.
1366 ``S<size>``
1367     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1368     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1369     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1370     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1371     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1372     alignment promotions.
1373 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1374     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1375     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1376     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1377     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1378     in the range [1,2^23).
1379 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1380     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1381     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1382 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1383     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1384     ``<size>``.
1385 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1386     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1387     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1388     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1389     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1390     targets.
1391 ``a:<abi>:<pref>``
1392     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1393 ``m:<mangling>``
1394     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1395     options are
1396
1397     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1398     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1399     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1400       symbols get a ``_`` prefix.
1401     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1402       functions also get a suffix based on the frame size.
1403 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1404     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1405     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1406     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1407     this set are considered to support most general arithmetic operations
1408     efficiently.
1409
1410 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1411 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1412 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1413
1414 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1415 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1416 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1417 specifications are given in this list:
1418
1419 -  ``E`` - big endian
1420 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1421 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1422    same as the default address space.
1423 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1424 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1425 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1426 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1427 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1428 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1429    alignment of 64-bits
1430 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1431 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1432 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1433 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1434 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1435 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1436 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1437
1438 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1439 following rules:
1440
1441 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1442    that specification is used.
1443 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1444    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1445    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1446    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1447    given the default specifications above, the i7 type will use the
1448    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1449    alignment of i64 (largest specified).
1450 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1451    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1452    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1453    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1454
1455 The function of the data layout string may not be what you expect.
1456 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1457 the code generator should use.
1458
1459 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1460 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1461 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1462 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1463 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1464 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1465 that require precise layout information, but this also prevents those
1466 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1467
1468 .. _langref_triple:
1469
1470 Target Triple
1471 -------------
1472
1473 A module may specify a target triple string that describes the target
1474 host. The syntax for the target triple is simply:
1475
1476 .. code-block:: llvm
1477
1478     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1479
1480 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1481 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1482
1483 ::
1484
1485     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1486     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1487
1488 This information is passed along to the backend so that it generates
1489 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1490 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1491
1492 .. _pointeraliasing:
1493
1494 Pointer Aliasing Rules
1495 ----------------------
1496
1497 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1498 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1499 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1500 to the following rules:
1501
1502 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1503    value it is *based* on.
1504 -  An address of a global variable is associated with the address range
1505    of the variable's storage.
1506 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1507    address range of the allocated storage.
1508 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1509    address.
1510 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1511    a function not defined within LLVM may be associated with address
1512    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1513    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1514    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1515
1516 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1517 following rules:
1518
1519 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1520    on the first operand of the ``getelementptr``.
1521 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1522    ``bitcast``.
1523 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1524    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1525    the pointer's value.
1526 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1527
1528 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1529 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1530
1531 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1532 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1533 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1534 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1535 alignment of the store.
1536
1537 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1538 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1539 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1540 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1541 alias analysis.
1542
1543 .. _volatile:
1544
1545 Volatile Memory Accesses
1546 ------------------------
1547
1548 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1549 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1550 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1551 volatile operations or change their order of execution relative to other
1552 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1553 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1554 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1555
1556 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1557 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1558 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1559 target-legal volatile load/store instructions.
1560
1561 .. admonition:: Rationale
1562
1563  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1564  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1565  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1566  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1567  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1568  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1569  do not violate the frontend's contract with the language.
1570
1571 .. _memmodel:
1572
1573 Memory Model for Concurrent Operations
1574 --------------------------------------
1575
1576 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1577 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1578 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1579 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1580
1581 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1582
1583 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1584 that
1585
1586 -  Is a superset of single-thread program order, and
1587 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1588    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1589    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1590    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1591    Constraints <ordering>`).
1592
1593 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1594 between a thread and signals executing inside that thread.
1595
1596 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1597 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1598 (defined) write operations (store instructions, atomic
1599 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1600 section, initialized globals are considered to have a write of the
1601 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1602 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1603 may see any write to the same byte, except:
1604
1605 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1606    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1607    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1608 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1609    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1610
1611 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1612
1613 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1614    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1615    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1616    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1617    synchronization.)
1618 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1619    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1620 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1621    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1622 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1623    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1624    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1625    constraints on how the choice is made.
1626 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1627
1628 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1629 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1630 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1631 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1632 than one instruction to read the series of bytes.
1633
1634 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1635 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1636 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1637 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1638 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1639 from an address, introducing a store can change a load that may see
1640 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1641
1642 .. _ordering:
1643
1644 Atomic Memory Ordering Constraints
1645 ----------------------------------
1646
1647 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1648 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1649 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1650 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1651 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1652 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1653 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1654 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1655 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1656 differently since they don't take an address. See that instruction's
1657 documentation for details.
1658
1659 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1660 :doc:`Atomics`.
1661
1662 ``unordered``
1663     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1664     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1665     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1666     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1667     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1668     to make them atomic in any interesting way.
1669 ``monotonic``
1670     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1671     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1672     address. All modification orders must be compatible with the
1673     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1674     orders can be combined to a global total order for the whole program
1675     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1676     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1677     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1678     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1679     happens before another atomic read of the same address, the later
1680     read must see the same value or a later value in the address's
1681     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1682     stronger) operations on the same address. If an address is written
1683     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1684     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1685     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1686     ``memory_order_relaxed``.
1687 ``acquire``
1688     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1689     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1690     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1691 ``release``
1692     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1693     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1694     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1695     complete description; see the C++0x definition of a release
1696     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1697     ``memory_order_release``.
1698 ``acq_rel`` (acquire+release)
1699     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1700     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1701 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1702     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1703     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1704     writes), there is a global total order on all
1705     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1706     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1707     modification orders of all the affected addresses. Each
1708     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1709     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1710     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1711
1712 .. _singlethread:
1713
1714 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1715 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1716 other operations running in the same thread (for example, in signal
1717 handlers).
1718
1719 .. _fastmath:
1720
1721 Fast-Math Flags
1722 ---------------
1723
1724 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1725 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1726 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1727 otherwise unsafe floating point operations
1728
1729 ``nnan``
1730    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1731    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1732    NaNs, but the value of the result is undefined.
1733
1734 ``ninf``
1735    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1736    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1737    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1738
1739 ``nsz``
1740    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1741    argument or result as insignificant.
1742
1743 ``arcp``
1744    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1745    argument rather than perform division.
1746
1747 ``fast``
1748    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1749    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1750    flag implies all the others.
1751
1752 .. _uselistorder:
1753
1754 Use-list Order Directives
1755 -------------------------
1756
1757 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1758 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1759 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1760 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1761
1762 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1763 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1764 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1765
1766 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1767 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1768 function's scope.
1769
1770 :Syntax:
1771
1772 ::
1773
1774     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1775     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1776
1777 :Examples:
1778
1779 ::
1780
1781     ; At function scope.
1782     uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1783     uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1784
1785     ; At global scope.
1786     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1787     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1788     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1789     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1790
1791 .. _typesystem:
1792
1793 Type System
1794 ===========
1795
1796 The LLVM type system is one of the most important features of the
1797 intermediate representation. Being typed enables a number of
1798 optimizations to be performed on the intermediate representation
1799 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1800 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1801 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1802 not feasible to perform on normal three address code representations.
1803
1804 .. _t_void:
1805
1806 Void Type
1807 ---------
1808
1809 :Overview:
1810
1811
1812 The void type does not represent any value and has no size.
1813
1814 :Syntax:
1815
1816
1817 ::
1818
1819       void
1820
1821
1822 .. _t_function:
1823
1824 Function Type
1825 -------------
1826
1827 :Overview:
1828
1829
1830 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1831 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1832 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1833 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1834
1835 :Syntax:
1836
1837 ::
1838
1839       <returntype> (<parameter list>)
1840
1841 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1842 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1843 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1844 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1845 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1846 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1847
1848 :Examples:
1849
1850 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1851 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1852 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1853 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1854 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1855 | ``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. |
1856 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1857 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1858 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1859
1860 .. _t_firstclass:
1861
1862 First Class Types
1863 -----------------
1864
1865 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1866 Values of these types are the only ones which can be produced by
1867 instructions.
1868
1869 .. _t_single_value:
1870
1871 Single Value Types
1872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1873
1874 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1875
1876 .. _t_integer:
1877
1878 Integer Type
1879 """"""""""""
1880
1881 :Overview:
1882
1883 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1884 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1885 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1886
1887 :Syntax:
1888
1889 ::
1890
1891       iN
1892
1893 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1894 value.
1895
1896 Examples:
1897 *********
1898
1899 +----------------+------------------------------------------------+
1900 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1901 +----------------+------------------------------------------------+
1902 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1903 +----------------+------------------------------------------------+
1904 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1905 +----------------+------------------------------------------------+
1906
1907 .. _t_floating:
1908
1909 Floating Point Types
1910 """"""""""""""""""""
1911
1912 .. list-table::
1913    :header-rows: 1
1914
1915    * - Type
1916      - Description
1917
1918    * - ``half``
1919      - 16-bit floating point value
1920
1921    * - ``float``
1922      - 32-bit floating point value
1923
1924    * - ``double``
1925      - 64-bit floating point value
1926
1927    * - ``fp128``
1928      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1929
1930    * - ``x86_fp80``
1931      -  80-bit floating point value (X87)
1932
1933    * - ``ppc_fp128``
1934      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1935
1936 X86_mmx Type
1937 """"""""""""
1938
1939 :Overview:
1940
1941 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1942 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1943 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1944 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1945 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1946 of this type.
1947
1948 :Syntax:
1949
1950 ::
1951
1952       x86_mmx
1953
1954
1955 .. _t_pointer:
1956
1957 Pointer Type
1958 """"""""""""
1959
1960 :Overview:
1961
1962 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1963 commonly used to reference objects in memory.
1964
1965 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1966 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1967 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1968 are target-specific.
1969
1970 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1971 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1972
1973 :Syntax:
1974
1975 ::
1976
1977       <type> *
1978
1979 :Examples:
1980
1981 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1982 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1983 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1984 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1985 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1986 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1987 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1988
1989 .. _t_vector:
1990
1991 Vector Type
1992 """""""""""
1993
1994 :Overview:
1995
1996 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1997 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1998 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1999 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2000 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2001
2002 :Syntax:
2003
2004 ::
2005
2006       < <# elements> x <elementtype> >
2007
2008 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2009 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2010 of size zero are not allowed.
2011
2012 :Examples:
2013
2014 +-------------------+--------------------------------------------------+
2015 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2016 +-------------------+--------------------------------------------------+
2017 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2018 +-------------------+--------------------------------------------------+
2019 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2020 +-------------------+--------------------------------------------------+
2021 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2022 +-------------------+--------------------------------------------------+
2023
2024 .. _t_label:
2025
2026 Label Type
2027 ^^^^^^^^^^
2028
2029 :Overview:
2030
2031 The label type represents code labels.
2032
2033 :Syntax:
2034
2035 ::
2036
2037       label
2038
2039 .. _t_metadata:
2040
2041 Metadata Type
2042 ^^^^^^^^^^^^^
2043
2044 :Overview:
2045
2046 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2047 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2048
2049 :Syntax:
2050
2051 ::
2052
2053       metadata
2054
2055 .. _t_aggregate:
2056
2057 Aggregate Types
2058 ^^^^^^^^^^^^^^^
2059
2060 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2061 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2062 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2063 aggregate types.
2064
2065 .. _t_array:
2066
2067 Array Type
2068 """"""""""
2069
2070 :Overview:
2071
2072 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2073 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2074 elements) and an underlying data type.
2075
2076 :Syntax:
2077
2078 ::
2079
2080       [<# elements> x <elementtype>]
2081
2082 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2083 be any type with a size.
2084
2085 :Examples:
2086
2087 +------------------+--------------------------------------+
2088 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2089 +------------------+--------------------------------------+
2090 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2091 +------------------+--------------------------------------+
2092 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2093 +------------------+--------------------------------------+
2094
2095 Here are some examples of multidimensional arrays:
2096
2097 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2098 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2099 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2100 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2101 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2102 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2103 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2104
2105 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2106 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2107 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2108 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2109 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2110 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2111 example.
2112
2113 .. _t_struct:
2114
2115 Structure Type
2116 """"""""""""""
2117
2118 :Overview:
2119
2120 The structure type is used to represent a collection of data members
2121 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2122 a size.
2123
2124 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2125 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2126 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2127 '``insertvalue``' instructions.
2128
2129 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2130 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2131 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2132 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2133 required to match what the underlying code generator expects.
2134
2135 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2136 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2137 identified types are always defined at the top level with a name.
2138 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2139 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2140 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2141
2142 :Syntax:
2143
2144 ::
2145
2146       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2147       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2148
2149 :Examples:
2150
2151 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2152 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2153 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2154 | ``{ 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``.  |
2155 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2156 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2157 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2158
2159 .. _t_opaque:
2160
2161 Opaque Structure Types
2162 """"""""""""""""""""""
2163
2164 :Overview:
2165
2166 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2167 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2168 notion of a forward declared structure.
2169
2170 :Syntax:
2171
2172 ::
2173
2174       %X = type opaque
2175       %52 = type opaque
2176
2177 :Examples:
2178
2179 +--------------+-------------------+
2180 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2181 +--------------+-------------------+
2182
2183 .. _constants:
2184
2185 Constants
2186 =========
2187
2188 LLVM has several different basic types of constants. This section
2189 describes them all and their syntax.
2190
2191 Simple Constants
2192 ----------------
2193
2194 **Boolean constants**
2195     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2196     of the ``i1`` type.
2197 **Integer constants**
2198     Standard integers (such as '4') are constants of the
2199     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2200     integer types.
2201 **Floating point constants**
2202     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2203     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2204     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2205     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2206     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2207     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2208     point <t_floating>` type.
2209 **Null pointer constants**
2210     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2211     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2212
2213 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2214 floating point constants. For example, the form
2215 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2216 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2217 constants are required (and the only time that they are generated by the
2218 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2219 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2220 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2221 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2222 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2223
2224 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2225 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2226 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2227 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2228 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2229 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2230 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2231 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2232 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2233 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2234 will only work if they match the long double format on your target.
2235 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2236 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2237 (sign bit at the left).
2238
2239 There are no constants of type x86_mmx.
2240
2241 .. _complexconstants:
2242
2243 Complex Constants
2244 -----------------
2245
2246 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2247 constants and smaller complex constants.
2248
2249 **Structure constants**
2250     Structure constants are represented with notation similar to
2251     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2252     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2253     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2254     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2255     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2256     must match those specified by the type.
2257 **Array constants**
2258     Array constants are represented with notation similar to array type
2259     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2260     square brackets (``[]``)). For example:
2261     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2262     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2263     match those specified by the type.
2264 **Vector constants**
2265     Vector constants are represented with notation similar to vector
2266     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2267     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2268     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2269     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2270     elements must match those specified by the type.
2271 **Zero initialization**
2272     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2273     value to zero of *any* type, including scalar and
2274     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2275     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2276     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2277 **Metadata node**
2278     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2279     type <t_metadata>`. For example:
2280     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2281     constants that are meant to be interpreted as part of the
2282     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2283     information such as debug info.
2284
2285 Global Variable and Function Addresses
2286 --------------------------------------
2287
2288 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2289 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2290 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2291 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2292 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2293 file:
2294
2295 .. code-block:: llvm
2296
2297     @X = global i32 17
2298     @Y = global i32 42
2299     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2300
2301 .. _undefvalues:
2302
2303 Undefined Values
2304 ----------------
2305
2306 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2307 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2308 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2309 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2310
2311 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2312 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2313 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2314 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2315
2316 .. code-block:: llvm
2317
2318       %A = add %X, undef
2319       %B = sub %X, undef
2320       %C = xor %X, undef
2321     Safe:
2322       %A = undef
2323       %B = undef
2324       %C = undef
2325
2326 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2327 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2328
2329 .. code-block:: llvm
2330
2331       %A = or %X, undef
2332       %B = and %X, undef
2333     Safe:
2334       %A = -1
2335       %B = 0
2336     Unsafe:
2337       %A = undef
2338       %B = undef
2339
2340 These logical operations have bits that are not always affected by the
2341 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2342 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2343 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2344 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2345 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2346 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2347 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2348 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2349
2350 .. code-block:: llvm
2351
2352       %A = select undef, %X, %Y
2353       %B = select undef, 42, %Y
2354       %C = select %X, %Y, undef
2355     Safe:
2356       %A = %X     (or %Y)
2357       %B = 42     (or %Y)
2358       %C = %Y
2359     Unsafe:
2360       %A = undef
2361       %B = undef
2362       %C = undef
2363
2364 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2365 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2366 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2367 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2368 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2369 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2370 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2371
2372 .. code-block:: llvm
2373
2374       %A = xor undef, undef
2375
2376       %B = undef
2377       %C = xor %B, %B
2378
2379       %D = undef
2380       %E = icmp lt %D, 4
2381       %F = icmp gte %D, 4
2382
2383     Safe:
2384       %A = undef
2385       %B = undef
2386       %C = undef
2387       %D = undef
2388       %E = undef
2389       %F = undef
2390
2391 This example points out that two '``undef``' operands are not
2392 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2393 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2394 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2395 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2396 its value over its "live range". This is true because the variable
2397 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2398 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2399 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2400 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2401 uses with" concept would not hold.
2402
2403 .. code-block:: llvm
2404
2405       %A = fdiv undef, %X
2406       %B = fdiv %X, undef
2407     Safe:
2408       %A = undef
2409     b: unreachable
2410
2411 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2412 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2413 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2414 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2415 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2416 However, in the second example, we can make a more aggressive
2417 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2418 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2419 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2420 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2421 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2422 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2423
2424 .. code-block:: llvm
2425
2426     a:  store undef -> %X
2427     b:  store %X -> undef
2428     Safe:
2429     a: <deleted>
2430     b: unreachable
2431
2432 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2433 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2434 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2435 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2436 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2437
2438 .. _poisonvalues:
2439
2440 Poison Values
2441 -------------
2442
2443 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2444 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2445 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2446 that results in undefined behavior.
2447
2448 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2449 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2450 the ``nsw`` flag.
2451
2452 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2453
2454 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2455 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2456    their dynamic predecessor basic block.
2457 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2458    in the dynamic callers of their functions.
2459 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2460    instructions that dynamically transfer control back to them.
2461 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2462    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2463    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2464 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2465    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2466    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2467    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2468 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2469    most recent preceding instruction with externally visible side
2470    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2471    operations <volatile>`.)
2472 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2473    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2474    multiple successors and the instruction is always executed when
2475    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2476    when control is transferred to another.
2477 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2478    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2479    be different if the terminator had transferred control to a different
2480    successor.
2481 -  Dependence is transitive.
2482
2483 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2484 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2485 on a poison value has undefined behavior.
2486
2487 Here are some examples:
2488
2489 .. code-block:: llvm
2490
2491     entry:
2492       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2493       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2494       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2495       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2496
2497       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2498       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2499
2500       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2501
2502       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2503       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2504       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2505       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2506
2507       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2508       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2509
2510     true:
2511       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2512                                            ; it has undefined behavior.
2513       br label %end
2514
2515     end:
2516       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2517                                            ; Both edges into this PHI are
2518                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2519                                            ; always results in a poison value.
2520
2521       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2522                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2523                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2524
2525       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2526                                            ; The same branch again, but this time the
2527                                            ; true block doesn't have side effects.
2528
2529     second_true:
2530       ; No side effects!
2531       ret void
2532
2533     second_end:
2534       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2535                                            ; on the store in %end. Also, it is
2536                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2537                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2538                                            ; behavior in this example).
2539
2540 .. _blockaddress:
2541
2542 Addresses of Basic Blocks
2543 -------------------------
2544
2545 ``blockaddress(@function, %block)``
2546
2547 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2548 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2549 Taking the address of the entry block is illegal.
2550
2551 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2552 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2553 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2554 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2555 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2556 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2557 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2558 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2559 instruction.
2560
2561 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2562 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2563
2564 .. _constantexprs:
2565
2566 Constant Expressions
2567 --------------------
2568
2569 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2570 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2571 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2572 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2573 The following is the syntax for constant expressions:
2574
2575 ``trunc (CST to TYPE)``
2576     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2577     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2578 ``zext (CST to TYPE)``
2579     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2580     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2581 ``sext (CST to TYPE)``
2582     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2583     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2584 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2585     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2586     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2587     must be floating point.
2588 ``fpext (CST to TYPE)``
2589     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2590     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2591     floating point.
2592 ``fptoui (CST to TYPE)``
2593     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2594     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2595     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2596     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2597     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2598 ``fptosi (CST to TYPE)``
2599     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2600     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2601     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2602     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2603     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2604 ``uitofp (CST to TYPE)``
2605     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2606     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2607     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2608     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2609     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2610 ``sitofp (CST to TYPE)``
2611     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2612     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2613     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2614     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2615     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2616 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2617     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2618     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2619     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2620     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2621 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2622     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2623     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2624     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2625     This one is *really* dangerous!
2626 ``bitcast (CST to TYPE)``
2627     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2628     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2629     instruction <i_bitcast>`.
2630 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2631     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2632     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2633     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2634 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2635     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2636     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2637     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2638     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2639 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2640     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2641 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2642     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2643 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2644     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2645 ``extractelement (VAL, IDX)``
2646     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2647     constants.
2648 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2649     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2650     constants.
2651 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2652     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2653     constants.
2654 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2655     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2656     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2657     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2658     least one index value must be specified.
2659 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2660     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2661     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2662     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2663     value must be specified.
2664 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2665     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2666     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2667     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2668     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2669     operations on floating point values are allowed).
2670
2671 Other Values
2672 ============
2673
2674 .. _inlineasmexprs:
2675
2676 Inline Assembler Expressions
2677 ----------------------------
2678
2679 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2680 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2681 value represents the inline assembler as a string (containing the
2682 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2683 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2684 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2685 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2686 assembler expression is:
2687
2688 .. code-block:: llvm
2689
2690     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2691
2692 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2693 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2694 Thus, typically we have:
2695
2696 .. code-block:: llvm
2697
2698     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2699
2700 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2701 marked as having side effects. This is done through the use of the
2702 '``sideeffect``' keyword, like so:
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2707
2708 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2709 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2710 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2711 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2712 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2713 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2714
2715 .. code-block:: llvm
2716
2717     call void asm alignstack "eieio", ""()
2718
2719 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2720 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2721 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2722 the only supported dialects. An example is:
2723
2724 .. code-block:: llvm
2725
2726     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2727
2728 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2729 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2730 keyword last.
2731
2732 Inline Asm Metadata
2733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2734
2735 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2736 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2737 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2738 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2739 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2740 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2741 it. For example:
2742
2743 .. code-block:: llvm
2744
2745     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2746     ...
2747     !42 = !{ i32 1234567 }
2748
2749 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2750 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2751 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2752 occurs on.
2753
2754 .. _metadata:
2755
2756 Metadata Nodes and Metadata Strings
2757 -----------------------------------
2758
2759 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2760 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2761 code generator. One example application of metadata is source-level
2762 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2763 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2764 preceding exclamation point ('``!``').
2765
2766 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2767 contain any character by escaping non-printable characters with
2768 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2769 "``!"test\00"``".
2770
2771 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2772 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2773 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2774 their operand. For example:
2775
2776 .. code-block:: llvm
2777
2778     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2779
2780 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2781 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2782 example:
2783
2784 .. code-block:: llvm
2785
2786     !foo =  metadata !{!4, !3}
2787
2788 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2789 function is using two metadata arguments:
2790
2791 .. code-block:: llvm
2792
2793     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2794
2795 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2796 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2797
2798 .. code-block:: llvm
2799
2800     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2801
2802 More information about specific metadata nodes recognized by the
2803 optimizers and code generator is found below.
2804
2805 '``tbaa``' Metadata
2806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2807
2808 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2809 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2810 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2811 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2812 custom alias analysis behavior for other languages.
2813
2814 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2815 to three fields, e.g.:
2816
2817 .. code-block:: llvm
2818
2819     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2820     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2821     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2822     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2823
2824 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2825 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2826 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2827 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2828 common names.
2829
2830 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2831 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2832 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2833 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2834 from multiple front-ends is handled conservatively.
2835
2836 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2837 indicates that the type is "constant" (meaning
2838 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2839 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2840
2841 '``tbaa.struct``' Metadata
2842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2843
2844 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2845 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2846 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2847 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2848 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2849 of the aggregate.
2850
2851 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2852 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2853
2854 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2855 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2856 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2857 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2858 its tbaa tag. e.g.:
2859
2860 .. code-block:: llvm
2861
2862     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2863
2864 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2865 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2866 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2867
2868 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2869 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2870 does not carry useful data and need not be preserved.
2871
2872 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2874
2875 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2876 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2877 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2878 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2879 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2880 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2881 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2882 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2883 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2884 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2885 alias.
2886
2887 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2888 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2889 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2890 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2891 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2892
2893 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2894 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2895 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2896 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2897 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2898 optionally be provided as a third list entry.
2899
2900 For example,
2901
2902 .. code-block:: llvm
2903
2904     ; Two scope domains:
2905     !0 = metadata !{metadata !0}
2906     !1 = metadata !{metadata !1}
2907
2908     ; Some scopes in these domains:
2909     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0}
2910     !3 = metadata !{metadata !3, metadata !0}
2911     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !1}
2912
2913     ; Some scope lists:
2914     !5 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2915     !6 = metadata !{metadata !4, metadata !3, metadata !2}
2916     !7 = metadata !{metadata !3}
2917
2918     ; These two instructions don't alias:
2919     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2920     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2921
2922     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2923     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2924     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2925     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2926
2927     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2928     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
2929     ; !alias.scope list):
2930     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
2931     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
2932
2933 '``fpmath``' Metadata
2934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2935
2936 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2937 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2938 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2939 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2940 it. ULP is defined as follows:
2941
2942     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2943     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2944     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2945     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2946     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2947
2948 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2949 number representing the maximum relative error, for example:
2950
2951 .. code-block:: llvm
2952
2953     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2954
2955 '``range``' Metadata
2956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2957
2958 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2959 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2960 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2961 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2962 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2963 pair. Each pair has the following properties:
2964
2965 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2966 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2967 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2968 -  The range is allowed to wrap.
2969 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2970    ``a!=b``.
2971
2972 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2973 they must be non-contiguous.
2974
2975 Examples:
2976
2977 .. code-block:: llvm
2978
2979       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2980       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2981       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2982       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2983              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2984     ...
2985     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2986     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2987     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2988     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2989
2990 '``llvm.loop``'
2991 ^^^^^^^^^^^^^^^
2992
2993 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2994 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2995 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2996 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2997 specified with the name ``llvm.loop``.
2998
2999 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3000 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3001 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3002 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3003 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3004 constructs:
3005
3006 .. code-block:: llvm
3007
3008     !0 = metadata !{ metadata !0 }
3009     !1 = metadata !{ metadata !1 }
3010
3011 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3012 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3013 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3014 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3015
3016 .. code-block:: llvm
3017
3018       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3019     ...
3020     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
3021     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3022
3023 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3025
3026 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3027 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3028 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3029 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3030 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3031 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3032 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3033 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3034 in determining the safety of these transformations.
3035
3036 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3038
3039 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3040 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3041 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3042 example:
3043
3044 .. code-block:: llvm
3045
3046    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
3047
3048 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3049 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3050 then the interleave count will be determined automatically.
3051
3052 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3054
3055 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3056 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3057 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3058 0 disables vectorization:
3059
3060 .. code-block:: llvm
3061
3062    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3063    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3064
3065 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3067
3068 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3069 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3070 operand is an integer specifying the width. For example:
3071
3072 .. code-block:: llvm
3073
3074    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3075
3076 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3077 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3078 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3079 determined automatically.
3080
3081 '``llvm.loop.unroll``'
3082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3083
3084 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3085 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3086 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3087 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3088 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3089 optimizer believes it is safe to do so.
3090
3091 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3093
3094 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3095 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3096 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3097 example:
3098
3099 .. code-block:: llvm
3100
3101    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3102
3103 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3104 will be partially unrolled.
3105
3106 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3108
3109 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3110 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3111
3112 .. code-block:: llvm
3113
3114    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3115
3116 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3118
3119 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3120 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3121 For example:
3122
3123 .. code-block:: llvm
3124
3125    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3126
3127 '``llvm.mem``'
3128 ^^^^^^^^^^^^^^^
3129
3130 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3131 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3132
3133 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3135
3136 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3137 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3138 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3139 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3140 with the same loop identifier.
3141
3142 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3143 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3144 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3145 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3146 ``L2``.
3147
3148 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3149 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3150 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3151 loop.  
3152
3153 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3154 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3155 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3156 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3157 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3158 insert new memory instructions into the loop body).
3159
3160 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3161 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3162 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3163
3164 .. code-block:: llvm
3165
3166    for.body:
3167      ...
3168      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3169      ...
3170      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3171      ...
3172      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3173
3174    for.end:
3175    ...
3176    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3177
3178 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3179 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3180 the loop identifier metadata node directly:
3181
3182 .. code-block:: llvm
3183
3184    outer.for.body:
3185      ...
3186      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3187      ...
3188      br label %inner.for.body
3189
3190    inner.for.body:
3191      ...
3192      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3193      ...
3194      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3195      ...
3196      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3197
3198    inner.for.end:
3199      ...
3200      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3201      ...
3202      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3203
3204    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3205    ...
3206    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3207    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3208    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3209
3210 Module Flags Metadata
3211 =====================
3212
3213 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3214 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3215 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3216 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3217 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3218 look it up.
3219
3220 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3221 Each triplet has the following form:
3222
3223 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3224    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3225    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3226    described below.
3227 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3228    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3229    including entries with the **Require** behavior).
3230 -  The third element is the value of the flag.
3231
3232 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3233 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3234 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3235 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3236 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3237 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3238
3239 The following behaviors are supported:
3240
3241 .. list-table::
3242    :header-rows: 1
3243    :widths: 10 90
3244
3245    * - Value
3246      - Behavior
3247
3248    * - 1
3249      - **Error**
3250            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3251            is that of the operands.
3252
3253    * - 2
3254      - **Warning**
3255            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3256            operand for the flag from the first module being linked.
3257
3258    * - 3
3259      - **Require**
3260            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3261            specified value after linking is performed. The value must be a
3262            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3263            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3264            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3265            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3266            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3267
3268    * - 4
3269      - **Override**
3270            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3271            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3272            differ, an error will be emitted.
3273
3274    * - 5
3275      - **Append**
3276            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3277
3278    * - 6
3279      - **AppendUnique**
3280            Appends the two values, which are required to be metadata
3281            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3282            during the append operation.
3283
3284 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3285 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3286 value) or **Override**.
3287
3288 An example of module flags:
3289
3290 .. code-block:: llvm
3291
3292     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3293     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3294     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3295     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3296       metadata !{
3297         metadata !"foo", i32 1
3298       }
3299     }
3300     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3301
3302 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3303    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3304    values are not equal.
3305
3306 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3307    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3308    '37'.
3309
3310 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3311    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3312    warning if their values are not equal.
3313
3314 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3315
3316    ::
3317
3318        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3319
3320    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3321    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3322    performed.
3323
3324 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3325 ----------------------------------------------------
3326
3327 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3328 collection in a special section called "image info". The metadata
3329 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3330 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3331 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3332 be merged rather than appended together.
3333
3334 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3335 following key-value pairs:
3336
3337 .. list-table::
3338    :header-rows: 1
3339    :widths: 30 70
3340
3341    * - Key
3342      - Value
3343
3344    * - ``Objective-C Version``
3345      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3346
3347    * - ``Objective-C Image Info Version``
3348      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3349        always 0.
3350
3351    * - ``Objective-C Image Info Section``
3352      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3353        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3354        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3355        Objective-C ABI version 2.
3356
3357    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3358      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3359        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3360        collection supported.
3361
3362    * - ``Objective-C GC Only``
3363      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3364        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3365        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3366
3367 Some important flag interactions:
3368
3369 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3370    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3371    2, then the resulting module has the
3372    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3373 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3374    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3375
3376 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3377 --------------------------------------------
3378
3379 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3380 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3381 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3382 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3383
3384 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3385 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3386 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3387 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3388 list of metadata strings defining linker options.
3389
3390 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3391 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3392 framework::
3393
3394     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3395        metadata !{
3396           metadata !{ metadata !"-lz" },
3397           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3398     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3399
3400 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3401 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3402 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3403 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3404 assembly writer or object file emitter.
3405
3406 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3407 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3408 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3409
3410 C type width Module Flags Metadata
3411 ----------------------------------
3412
3413 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3414 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3415 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3416 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3417 width.
3418
3419 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3420 flags metadata, using the following key-value pairs:
3421
3422 .. list-table::
3423    :header-rows: 1
3424    :widths: 30 70
3425
3426    * - Key
3427      - Value
3428
3429    * - short_wchar
3430      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3431        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3432
3433    * - short_enum
3434      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3435        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3436          represent all of its values.
3437
3438 For example, the following metadata section specifies that the module was
3439 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3440 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3441
3442     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3443     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3444     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3445
3446 .. _intrinsicglobalvariables:
3447
3448 Intrinsic Global Variables
3449 ==========================
3450
3451 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3452 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3453 All globals of this sort should have a section specified as
3454 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3455 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3456
3457 .. _gv_llvmused:
3458
3459 The '``llvm.used``' Global Variable
3460 -----------------------------------
3461
3462 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3463 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3464 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3465 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3466 use of it is:
3467
3468 .. code-block:: llvm
3469
3470     @X = global i8 4
3471     @Y = global i32 123
3472
3473     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3474        i8* @X,
3475        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3476     ], section "llvm.metadata"
3477
3478 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3479 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3480 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3481 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3482 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3483 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3484 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3485
3486 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3487 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3488 molesting the symbol.
3489
3490 .. _gv_llvmcompilerused:
3491
3492 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3493 --------------------------------------------
3494
3495 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3496 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3497 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3498 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3499 by ``@llvm.used``.
3500
3501 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3502 and should not be exposed to source languages.
3503
3504 .. _gv_llvmglobalctors:
3505
3506 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3507 -------------------------------------------
3508
3509 .. code-block:: llvm
3510
3511     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3512     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3513
3514 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3515 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3516 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3517 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3518 functions with the same priority is not defined.
3519
3520 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3521 or function, the initializer function will only run if the associated
3522 data from the current module is not discarded.
3523
3524 .. _llvmglobaldtors:
3525
3526 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3527 -------------------------------------------
3528
3529 .. code-block:: llvm
3530
3531     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3532     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3533
3534 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3535 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3536 The functions referenced by this array will be called in descending
3537 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3538 order of functions with the same priority is not defined.
3539
3540 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3541 or function, the destructor function will only run if the associated
3542 data from the current module is not discarded.
3543
3544 Instruction Reference
3545 =====================
3546
3547 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3548 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3549 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3550 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3551 :ref:`other instructions <otherops>`.
3552
3553 .. _terminators:
3554
3555 Terminator Instructions
3556 -----------------------
3557
3558 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3559 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3560 block should be executed after the current block is finished. These
3561 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3562 control flow, not values (the one exception being the
3563 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3564
3565 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3566 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3567 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3568 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3569
3570 .. _i_ret:
3571
3572 '``ret``' Instruction
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 Syntax:
3576 """""""
3577
3578 ::
3579
3580       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3581       ret void                 ; Return from void function
3582
3583 Overview:
3584 """""""""
3585
3586 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3587 a value) from a function back to the caller.
3588
3589 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3590 value and then causes control flow, and one that just causes control
3591 flow to occur.
3592
3593 Arguments:
3594 """"""""""
3595
3596 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3597 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3598 class <t_firstclass>`' type.
3599
3600 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3601 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3602 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3603 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3604 value.
3605
3606 Semantics:
3607 """"""""""
3608
3609 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3610 the calling function's context. If the caller is a
3611 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3612 instruction after the call. If the caller was an
3613 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3614 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3615 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3616 value.
3617
3618 Example:
3619 """"""""
3620
3621 .. code-block:: llvm
3622
3623       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3624       ret void                        ; Return from a void function
3625       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3626
3627 .. _i_br:
3628
3629 '``br``' Instruction
3630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3631
3632 Syntax:
3633 """""""
3634
3635 ::
3636
3637       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3638       br label <dest>          ; Unconditional branch
3639
3640 Overview:
3641 """""""""
3642
3643 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3644 different basic block in the current function. There are two forms of
3645 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3646 unconditional branch.
3647
3648 Arguments:
3649 """"""""""
3650
3651 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3652 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3653 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3654
3655 Semantics:
3656 """"""""""
3657
3658 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3659 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3660 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3661 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3662
3663 Example:
3664 """"""""
3665
3666 .. code-block:: llvm
3667
3668     Test:
3669       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3670       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3671     IfEqual:
3672       ret i32 1
3673     IfUnequal:
3674       ret i32 0
3675
3676 .. _i_switch:
3677
3678 '``switch``' Instruction
3679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3680
3681 Syntax:
3682 """""""
3683
3684 ::
3685
3686       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3687
3688 Overview:
3689 """""""""
3690
3691 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3692 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3693 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3694 destinations.
3695
3696 Arguments:
3697 """"""""""
3698
3699 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3700 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3701 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3702 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3703
3704 Semantics:
3705 """"""""""
3706
3707 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3708 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3709 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3710 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3711 to the default destination.
3712
3713 Implementation:
3714 """""""""""""""
3715
3716 Depending on properties of the target machine and the particular
3717 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3718 different ways. For example, it could be generated as a series of
3719 chained conditional branches or with a lookup table.
3720
3721 Example:
3722 """"""""
3723
3724 .. code-block:: llvm
3725
3726      ; Emulate a conditional br instruction
3727      %Val = zext i1 %value to i32
3728      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3729
3730      ; Emulate an unconditional br instruction
3731      switch i32 0, label %dest [ ]
3732
3733      ; Implement a jump table:
3734      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3735                                          i32 1, label %onone
3736                                          i32 2, label %ontwo ]
3737
3738 .. _i_indirectbr:
3739
3740 '``indirectbr``' Instruction
3741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3742
3743 Syntax:
3744 """""""
3745
3746 ::
3747
3748       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3749
3750 Overview:
3751 """""""""
3752
3753 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3754 label within the current function, whose address is specified by
3755 "``address``". Address must be derived from a
3756 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3757
3758 Arguments:
3759 """"""""""
3760
3761 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3762 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3763 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3764 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3765
3766 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3767 accurate understanding of the CFG.
3768
3769 Semantics:
3770 """"""""""
3771
3772 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3773 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3774 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3775 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3776
3777 Implementation:
3778 """""""""""""""
3779
3780 This is typically implemented with a jump through a register.
3781
3782 Example:
3783 """"""""
3784
3785 .. code-block:: llvm
3786
3787      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3788
3789 .. _i_invoke:
3790
3791 '``invoke``' Instruction
3792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3793
3794 Syntax:
3795 """""""
3796
3797 ::
3798
3799       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3800                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3801
3802 Overview:
3803 """""""""
3804
3805 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3806 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3807 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3808 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3809 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3810 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3811 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3812 nearest "exception" label.
3813
3814 The '``exception``' label is a `landing
3815 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3816 '``exception``' label is required to have the
3817 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3818 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3819 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3820 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3821 instruction, so that the important information contained within the
3822 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3823
3824 Arguments:
3825 """"""""""
3826
3827 This instruction requires several arguments:
3828
3829 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3830    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3831    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3832 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3833    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3834    are valid here.
3835 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3836    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3837    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3838    branching off an arbitrary pointer to function value.
3839 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3840    function to be invoked.
3841 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3842    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3843    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3844    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3845    extra arguments can be specified.
3846 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3847    executes a '``ret``' instruction.
3848 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3849    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3850    mechanism.
3851 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3852    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3853    attributes are valid here.
3854
3855 Semantics:
3856 """"""""""
3857
3858 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3859 instruction in most regards. The primary difference is that it
3860 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3861 library to unwind the stack.
3862
3863 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3864 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3865 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3866 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3867
3868 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3869 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3870 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3871 return value is available.
3872
3873 Example:
3874 """"""""
3875
3876 .. code-block:: llvm
3877
3878       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3879                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3880       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3881                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3882
3883 .. _i_resume:
3884
3885 '``resume``' Instruction
3886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3887
3888 Syntax:
3889 """""""
3890
3891 ::
3892
3893       resume <type> <value>
3894
3895 Overview:
3896 """""""""
3897
3898 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3899 successors.
3900
3901 Arguments:
3902 """"""""""
3903
3904 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3905 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3906 function.
3907
3908 Semantics:
3909 """"""""""
3910
3911 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3912 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3913 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3914
3915 Example:
3916 """"""""
3917
3918 .. code-block:: llvm
3919
3920       resume { i8*, i32 } %exn
3921
3922 .. _i_unreachable:
3923
3924 '``unreachable``' Instruction
3925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3926
3927 Syntax:
3928 """""""
3929
3930 ::
3931
3932       unreachable
3933
3934 Overview:
3935 """""""""
3936
3937 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3938 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3939 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3940 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3941
3942 Semantics:
3943 """"""""""
3944
3945 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3946
3947 .. _binaryops:
3948
3949 Binary Operations
3950 -----------------
3951
3952 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3953 They require two operands of the same type, execute an operation on
3954 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3955 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3956 result value has the same type as its operands.
3957
3958 There are several different binary operators:
3959
3960 .. _i_add:
3961
3962 '``add``' Instruction
3963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3964
3965 Syntax:
3966 """""""
3967
3968 ::
3969
3970       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3971       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3972       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3973       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3974
3975 Overview:
3976 """""""""
3977
3978 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3979
3980 Arguments:
3981 """"""""""
3982
3983 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3984 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3985 arguments must have identical types.
3986
3987 Semantics:
3988 """"""""""
3989
3990 The value produced is the integer sum of the two operands.
3991
3992 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3993 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3994 the result.
3995
3996 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3997 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3998
3999 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4000 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4001 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4002 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4003
4004 Example:
4005 """"""""
4006
4007 .. code-block:: llvm
4008
4009       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4010
4011 .. _i_fadd:
4012
4013 '``fadd``' Instruction
4014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4015
4016 Syntax:
4017 """""""
4018
4019 ::
4020
4021       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4022
4023 Overview:
4024 """""""""
4025
4026 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4027
4028 Arguments:
4029 """"""""""
4030
4031 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4032 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4033 Both arguments must have identical types.
4034
4035 Semantics:
4036 """"""""""
4037
4038 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4039 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4040 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4041 optimizations:
4042
4043 Example:
4044 """"""""
4045
4046 .. code-block:: llvm
4047
4048       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4049
4050 '``sub``' Instruction
4051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4052
4053 Syntax:
4054 """""""
4055
4056 ::
4057
4058       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4059       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4060       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4061       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4062
4063 Overview:
4064 """""""""
4065
4066 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4067
4068 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4069 instruction present in most other intermediate representations.
4070
4071 Arguments:
4072 """"""""""
4073
4074 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4075 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4076 arguments must have identical types.
4077
4078 Semantics:
4079 """"""""""
4080
4081 The value produced is the integer difference of the two operands.
4082
4083 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4084 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4085 the result.
4086
4087 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4088 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4089
4090 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4091 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4092 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4093 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4094
4095 Example:
4096 """"""""
4097
4098 .. code-block:: llvm
4099
4100       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4101       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4102
4103 .. _i_fsub:
4104
4105 '``fsub``' Instruction
4106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4107
4108 Syntax:
4109 """""""
4110
4111 ::
4112
4113       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4114
4115 Overview:
4116 """""""""
4117
4118 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4119
4120 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4121 instruction present in most other intermediate representations.
4122
4123 Arguments:
4124 """"""""""
4125
4126 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4127 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4128 Both arguments must have identical types.
4129
4130 Semantics:
4131 """"""""""
4132
4133 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4134 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4135 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4136 unsafe floating point optimizations:
4137
4138 Example:
4139 """"""""
4140
4141 .. code-block:: llvm
4142
4143       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4144       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4145
4146 '``mul``' Instruction
4147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4148
4149 Syntax:
4150 """""""
4151
4152 ::
4153
4154       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4155       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4156       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4157       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4158
4159 Overview:
4160 """""""""
4161
4162 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4163
4164 Arguments:
4165 """"""""""
4166
4167 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4168 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4169 arguments must have identical types.
4170
4171 Semantics:
4172 """"""""""
4173
4174 The value produced is the integer product of the two operands.
4175
4176 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4177 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4178 bit width of the result.
4179
4180 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4181 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4182 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4183 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4184 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4185 product.
4186
4187 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4188 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4189 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4190 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4191
4192 Example:
4193 """"""""
4194
4195 .. code-block:: llvm
4196
4197       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4198
4199 .. _i_fmul:
4200
4201 '``fmul``' Instruction
4202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4203
4204 Syntax:
4205 """""""
4206
4207 ::
4208
4209       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4210
4211 Overview:
4212 """""""""
4213
4214 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4215
4216 Arguments:
4217 """"""""""
4218
4219 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4220 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4221 Both arguments must have identical types.
4222
4223 Semantics:
4224 """"""""""
4225
4226 The value produced is the floating point product of the two operands.
4227 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4228 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4229 unsafe floating point optimizations:
4230
4231 Example:
4232 """"""""
4233
4234 .. code-block:: llvm
4235
4236       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4237
4238 '``udiv``' Instruction
4239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4240
4241 Syntax:
4242 """""""
4243
4244 ::
4245
4246       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4247       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4248
4249 Overview:
4250 """""""""
4251
4252 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4253
4254 Arguments:
4255 """"""""""
4256
4257 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4258 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4259 arguments must have identical types.
4260
4261 Semantics:
4262 """"""""""
4263
4264 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4265
4266 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4267 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4268
4269 Division by zero leads to undefined behavior.
4270
4271 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4272 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4273 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4274
4275 Example:
4276 """"""""
4277
4278 .. code-block:: llvm
4279
4280       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4281
4282 '``sdiv``' Instruction
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 Syntax:
4286 """""""
4287
4288 ::
4289
4290       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4291       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4292
4293 Overview:
4294 """""""""
4295
4296 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4297
4298 Arguments:
4299 """"""""""
4300
4301 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4302 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4303 arguments must have identical types.
4304
4305 Semantics:
4306 """"""""""
4307
4308 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4309 rounded towards zero.
4310
4311 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4312 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4313
4314 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4315 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4316 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4317
4318 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4319 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4320
4321 Example:
4322 """"""""
4323
4324 .. code-block:: llvm
4325
4326       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4327
4328 .. _i_fdiv:
4329
4330 '``fdiv``' Instruction
4331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4332
4333 Syntax:
4334 """""""
4335
4336 ::
4337
4338       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4339
4340 Overview:
4341 """""""""
4342
4343 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4344
4345 Arguments:
4346 """"""""""
4347
4348 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4349 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4350 Both arguments must have identical types.
4351
4352 Semantics:
4353 """"""""""
4354
4355 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4356 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4357 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4358 unsafe floating point optimizations:
4359
4360 Example:
4361 """"""""
4362
4363 .. code-block:: llvm
4364
4365       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4366
4367 '``urem``' Instruction
4368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4369
4370 Syntax:
4371 """""""
4372
4373 ::
4374
4375       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4376
4377 Overview:
4378 """""""""
4379
4380 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4381 division of its two arguments.
4382
4383 Arguments:
4384 """"""""""
4385
4386 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4387 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4388 arguments must have identical types.
4389
4390 Semantics:
4391 """"""""""
4392
4393 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4394 This instruction always performs an unsigned division to get the
4395 remainder.
4396
4397 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4398 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4399
4400 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4401
4402 Example:
4403 """"""""
4404
4405 .. code-block:: llvm
4406
4407       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4408
4409 '``srem``' Instruction
4410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4411
4412 Syntax:
4413 """""""
4414
4415 ::
4416
4417       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4418
4419 Overview:
4420 """""""""
4421
4422 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4423 division of its two operands. This instruction can also take
4424 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4425 must be integers.
4426
4427 Arguments:
4428 """"""""""
4429
4430 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4431 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4432 arguments must have identical types.
4433
4434 Semantics:
4435 """"""""""
4436
4437 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4438 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4439 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4440 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4441 difference, see `The Math
4442 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4443 table of how this is implemented in various languages, please see
4444 `Wikipedia: modulo
4445 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4446
4447 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4448 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4449
4450 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4451 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4452 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4453 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4454 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4455 result of the division and the remainder.)
4456
4457 Example:
4458 """"""""
4459
4460 .. code-block:: llvm
4461
4462       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4463
4464 .. _i_frem:
4465
4466 '``frem``' Instruction
4467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4468
4469 Syntax:
4470 """""""
4471
4472 ::
4473
4474       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4475
4476 Overview:
4477 """""""""
4478
4479 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4480 its two operands.
4481
4482 Arguments:
4483 """"""""""
4484
4485 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4486 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4487 Both arguments must have identical types.
4488
4489 Semantics:
4490 """"""""""
4491
4492 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4493 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4494 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4495 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4496
4497 Example:
4498 """"""""
4499
4500 .. code-block:: llvm
4501
4502       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4503
4504 .. _bitwiseops:
4505
4506 Bitwise Binary Operations
4507 -------------------------
4508
4509 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4510 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4511 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4512 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4513 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4514
4515 '``shl``' Instruction
4516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4517
4518 Syntax:
4519 """""""
4520
4521 ::
4522
4523       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4524       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4525       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4526       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4527
4528 Overview:
4529 """""""""
4530
4531 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4532 a specified number of bits.
4533
4534 Arguments:
4535 """"""""""
4536
4537 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4538 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4539 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4540
4541 Semantics:
4542 """"""""""
4543
4544 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4545 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4546 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4547 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4548 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4549 in ``op2``.
4550
4551 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4552 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4553 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4554 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4555 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4556 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4557 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4558
4559 Example:
4560 """"""""
4561
4562 .. code-block:: llvm
4563
4564       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4565       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4566       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4567       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4568       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4569
4570 '``lshr``' Instruction
4571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4572
4573 Syntax:
4574 """""""
4575
4576 ::
4577
4578       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4579       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4580
4581 Overview:
4582 """""""""
4583
4584 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4585 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4586
4587 Arguments:
4588 """"""""""
4589
4590 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4591 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4592 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4593
4594 Semantics:
4595 """"""""""
4596
4597 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4598 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4599 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4600 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4601 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4602 corresponding shift amount in ``op2``.
4603
4604 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4605 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4606 non-zero.
4607
4608 Example:
4609 """"""""
4610
4611 .. code-block:: llvm
4612
4613       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4614       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4615       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4616       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4617       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4618       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4619
4620 '``ashr``' Instruction
4621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4622
4623 Syntax:
4624 """""""
4625
4626 ::
4627
4628       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4629       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4630
4631 Overview:
4632 """""""""
4633
4634 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4635 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4636 extension.
4637
4638 Arguments:
4639 """"""""""
4640
4641 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4642 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4643 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4644
4645 Semantics:
4646 """"""""""
4647
4648 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4649 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4650 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4651 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4652 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4653 corresponding shift amount in ``op2``.
4654
4655 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4656 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4657 non-zero.
4658
4659 Example:
4660 """"""""
4661
4662 .. code-block:: llvm
4663
4664       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4665       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4666       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4667       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4668       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4669       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4670
4671 '``and``' Instruction
4672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4673
4674 Syntax:
4675 """""""
4676
4677 ::
4678
4679       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4680
4681 Overview:
4682 """""""""
4683
4684 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4685 operands.
4686
4687 Arguments:
4688 """"""""""
4689
4690 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4691 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4692 arguments must have identical types.
4693
4694 Semantics:
4695 """"""""""
4696
4697 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4698
4699 +-----+-----+-----+
4700 | In0 | In1 | Out |
4701 +-----+-----+-----+
4702 |   0 |   0 |   0 |
4703 +-----+-----+-----+
4704 |   0 |   1 |   0 |
4705 +-----+-----+-----+
4706 |   1 |   0 |   0 |
4707 +-----+-----+-----+
4708 |   1 |   1 |   1 |
4709 +-----+-----+-----+
4710
4711 Example:
4712 """"""""
4713
4714 .. code-block:: llvm
4715
4716       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4717       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4718       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4719
4720 '``or``' Instruction
4721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4722
4723 Syntax:
4724 """""""
4725
4726 ::
4727
4728       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4729
4730 Overview:
4731 """""""""
4732
4733 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4734 two operands.
4735
4736 Arguments:
4737 """"""""""
4738
4739 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4740 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4741 arguments must have identical types.
4742
4743 Semantics:
4744 """"""""""
4745
4746 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4747
4748 +-----+-----+-----+
4749 | In0 | In1 | Out |
4750 +-----+-----+-----+
4751 |   0 |   0 |   0 |
4752 +-----+-----+-----+
4753 |   0 |   1 |   1 |
4754 +-----+-----+-----+
4755 |   1 |   0 |   1 |
4756 +-----+-----+-----+
4757 |   1 |   1 |   1 |
4758 +-----+-----+-----+
4759
4760 Example:
4761 """"""""
4762
4763 ::
4764
4765       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4766       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4767       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4768
4769 '``xor``' Instruction
4770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4771
4772 Syntax:
4773 """""""
4774
4775 ::
4776
4777       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4778
4779 Overview:
4780 """""""""
4781
4782 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4783 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4784 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4785
4786 Arguments:
4787 """"""""""
4788
4789 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4790 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4791 arguments must have identical types.
4792
4793 Semantics:
4794 """"""""""
4795
4796 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4797
4798 +-----+-----+-----+
4799 | In0 | In1 | Out |
4800 +-----+-----+-----+
4801 |   0 |   0 |   0 |
4802 +-----+-----+-----+
4803 |   0 |   1 |   1 |
4804 +-----+-----+-----+
4805 |   1 |   0 |   1 |
4806 +-----+-----+-----+
4807 |   1 |   1 |   0 |
4808 +-----+-----+-----+
4809
4810 Example:
4811 """"""""
4812
4813 .. code-block:: llvm
4814
4815       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4816       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4817       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4818       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4819
4820 Vector Operations
4821 -----------------
4822
4823 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4824 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4825 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4826 While LLVM does directly support these vector operations, many
4827 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4828 take full advantage of a specific target.
4829
4830 .. _i_extractelement:
4831
4832 '``extractelement``' Instruction
4833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4834
4835 Syntax:
4836 """""""
4837
4838 ::
4839
4840       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4841
4842 Overview:
4843 """""""""
4844
4845 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4846 from a vector at a specified index.
4847
4848 Arguments:
4849 """"""""""
4850
4851 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4852 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4853 the position from which to extract the element. The index may be a
4854 variable of any integer type.
4855
4856 Semantics:
4857 """"""""""
4858
4859 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4860 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4861 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4862
4863 Example:
4864 """"""""
4865
4866 .. code-block:: llvm
4867
4868       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4869
4870 .. _i_insertelement:
4871
4872 '``insertelement``' Instruction
4873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4874
4875 Syntax:
4876 """""""
4877
4878 ::
4879
4880       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4881
4882 Overview:
4883 """""""""
4884
4885 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4886 vector at a specified index.
4887
4888 Arguments:
4889 """"""""""
4890
4891 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4892 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4893 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4894 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4895 index may be a variable of any integer type.
4896
4897 Semantics:
4898 """"""""""
4899
4900 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4901 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4902 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4903 undefined.
4904
4905 Example:
4906 """"""""
4907
4908 .. code-block:: llvm
4909
4910       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4911
4912 .. _i_shufflevector:
4913
4914 '``shufflevector``' Instruction
4915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4916
4917 Syntax:
4918 """""""
4919
4920 ::
4921
4922       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4923
4924 Overview:
4925 """""""""
4926
4927 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4928 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4929 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4930
4931 Arguments:
4932 """"""""""
4933
4934 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4935 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4936 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4937 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4938 same as the element type of the first two operands.
4939
4940 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4941 constant integer or undef values.
4942
4943 Semantics:
4944 """"""""""
4945
4946 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4947 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4948 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4949 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4950 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4951 only one vector.
4952
4953 Example:
4954 """"""""
4955
4956 .. code-block:: llvm
4957
4958       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4959                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4960       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4961                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4962       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4963                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4964       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4965                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4966
4967 Aggregate Operations
4968 --------------------
4969
4970 LLVM supports several instructions for working with
4971 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4972
4973 .. _i_extractvalue:
4974
4975 '``extractvalue``' Instruction
4976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4977
4978 Syntax:
4979 """""""
4980
4981 ::
4982
4983       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4984
4985 Overview:
4986 """""""""
4987
4988 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4989 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4990
4991 Arguments:
4992 """"""""""
4993
4994 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4995 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4996 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4997 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4998
4999 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5000
5001 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5002    omitted and assumed to be zero.
5003 -  At least one index must be specified.
5004 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5005
5006 Semantics:
5007 """"""""""
5008
5009 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5010 the index operands.
5011
5012 Example:
5013 """"""""
5014
5015 .. code-block:: llvm
5016
5017       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5018
5019 .. _i_insertvalue:
5020
5021 '``insertvalue``' Instruction
5022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5023
5024 Syntax:
5025 """""""
5026
5027 ::
5028
5029       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5030
5031 Overview:
5032 """""""""
5033
5034 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5035 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5036
5037 Arguments:
5038 """"""""""
5039
5040 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5041 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5042 a first-class value to insert. The following operands are constant
5043 indices indicating the position at which to insert the value in a
5044 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5045 to insert must have the same type as the value identified by the
5046 indices.
5047
5048 Semantics:
5049 """"""""""
5050
5051 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5052 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5053 indices is that of ``elt``.
5054
5055 Example:
5056 """"""""
5057
5058 .. code-block:: llvm
5059
5060       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5061       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5062       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
5063
5064 .. _memoryops:
5065
5066 Memory Access and Addressing Operations
5067 ---------------------------------------
5068
5069 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5070 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5071 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5072 memory in LLVM.
5073
5074 .. _i_alloca:
5075
5076 '``alloca``' Instruction
5077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5078
5079 Syntax:
5080 """""""
5081
5082 ::
5083
5084       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5085
5086 Overview:
5087 """""""""
5088
5089 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5090 currently executing function, to be automatically released when this
5091 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5092 generic address space (address space zero).
5093
5094 Arguments:
5095 """"""""""
5096
5097 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5098 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5099 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5100 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5101 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5102 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5103 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5104 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5105 boundary compatible with the type.
5106
5107 '``type``' may be any sized type.
5108
5109 Semantics:
5110 """"""""""
5111
5112 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5113 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5114 memory is automatically released when the function returns. The
5115 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5116 variables that must have an address available. When the function returns
5117 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5118 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5119 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5120 is not specified.
5121
5122 Example:
5123 """"""""
5124
5125 .. code-block:: llvm
5126
5127       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5128       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5129       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5130       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5131
5132 .. _i_load:
5133
5134 '``load``' Instruction
5135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5136
5137 Syntax:
5138 """""""
5139
5140 ::
5141
5142       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5143       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5144       !<index> = !{ i32 1 }
5145
5146 Overview:
5147 """""""""
5148
5149 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5150
5151 Arguments:
5152 """"""""""
5153
5154 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5155 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5156 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5157 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5158 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5159 operations <volatile>`.
5160
5161 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5162 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5163 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5164 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5165 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5166 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5167 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5168 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5169 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5170 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5171 any defined semantics for atomic loads.
5172
5173 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5174 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5175 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5176 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5177 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5178 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5179 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5180 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5181
5182 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5183 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5184 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5185 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5186 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5187 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5188 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5189
5190 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5191 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5192 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5193 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5194 address points to memory which does not change value during program
5195 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5196 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5197
5198 Semantics:
5199 """"""""""
5200
5201 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5202 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5203 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5204 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5205 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5206 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5207 written using a store of the same type.
5208
5209 Examples:
5210 """""""""
5211
5212 .. code-block:: llvm
5213
5214       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5215       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5216       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5217
5218 .. _i_store:
5219
5220 '``store``' Instruction
5221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5222
5223 Syntax:
5224 """""""
5225
5226 ::
5227
5228       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5229       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5230
5231 Overview:
5232 """""""""
5233
5234 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5235
5236 Arguments:
5237 """"""""""
5238
5239 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5240 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5241 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5242 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5243 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5244 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5245 operations <volatile>`.
5246
5247 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5248 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5249 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5250 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5251 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5252 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5253 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5254 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5255 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5256 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5257 have any defined semantics for atomic stores.
5258
5259 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5260 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5261 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5262 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5263 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5264 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5265 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5266 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5267
5268 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5269 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5270 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5271 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5272 be reused in the cache. The code generator may select special
5273 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5274 x86.
5275
5276 Semantics:
5277 """"""""""
5278
5279 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5280 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5281 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5282 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5283 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5284 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5285 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5286 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5287
5288 Example:
5289 """"""""
5290
5291 .. code-block:: llvm
5292
5293       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5294       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5295       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5296
5297 .. _i_fence:
5298
5299 '``fence``' Instruction
5300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5301
5302 Syntax:
5303 """""""
5304
5305 ::
5306
5307       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5308
5309 Overview:
5310 """""""""
5311
5312 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5313 between operations.
5314
5315 Arguments:
5316 """"""""""
5317
5318 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5319 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5320 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5321
5322 Semantics:
5323 """"""""""
5324
5325 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5326 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5327 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5328 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5329 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5330 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5331 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5332 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5333 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5334 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5335 *happens-before* edge.
5336
5337 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5338 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5339 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5340
5341 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5342 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5343 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5344
5345 Example:
5346 """"""""
5347
5348 .. code-block:: llvm
5349
5350       fence acquire                          ; yields void
5351       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5352
5353 .. _i_cmpxchg:
5354
5355 '``cmpxchg``' Instruction
5356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5357
5358 Syntax:
5359 """""""
5360
5361 ::
5362
5363       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5364
5365 Overview:
5366 """""""""
5367
5368 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5369 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5370 equal, it tries to store a new value into the memory.
5371
5372 Arguments:
5373 """"""""""
5374
5375 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5376 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5377 address, and a new value to place at that address if the compared values
5378 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5379 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5380 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5381 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5382 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5383 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5384 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5385
5386 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5387 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5388 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5389 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5390 ``release`` or ``acq_rel``.
5391
5392 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5393 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5394 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5395 respect to all other code in the system.
5396
5397 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5398 equal to the size in memory of the operand.
5399
5400 Semantics:
5401 """"""""""
5402
5403 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5404 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5405 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5406 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5407
5408 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5409 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5410 matched.
5411
5412 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5413 if the value loaded equals ``cmp``.
5414
5415 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5416 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5417 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5418
5419 Example:
5420 """"""""
5421
5422 .. code-block:: llvm
5423
5424     entry:
5425       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5426       br label %loop
5427
5428     loop:
5429       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5430       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5431       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5432       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5433       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5434       br i1 %success, label %done, label %loop
5435
5436     done:
5437       ...
5438
5439 .. _i_atomicrmw:
5440
5441 '``atomicrmw``' Instruction
5442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5443
5444 Syntax:
5445 """""""
5446
5447 ::
5448
5449       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5450
5451 Overview:
5452 """""""""
5453
5454 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5455
5456 Arguments:
5457 """"""""""
5458
5459 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5460 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5461 operation. The operation must be one of the following keywords:
5462
5463 -  xchg
5464 -  add
5465 -  sub
5466 -  and
5467 -  nand
5468 -  or
5469 -  xor
5470 -  max
5471 -  min
5472 -  umax
5473 -  umin
5474
5475 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5476 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5477 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5478 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5479 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5480 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5481 operations <volatile>`.
5482
5483 Semantics:
5484 """"""""""
5485
5486 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5487 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5488 value at the location is returned. The modification is specified by the
5489 operation argument:
5490
5491 -  xchg: ``*ptr = val``
5492 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5493 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5494 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5495 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5496 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5497 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5498 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5499 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5500 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5501    comparison)
5502 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5503    comparison)
5504
5505 Example:
5506 """"""""
5507
5508 .. code-block:: llvm
5509
5510       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5511
5512 .. _i_getelementptr:
5513
5514 '``getelementptr``' Instruction
5515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5516
5517 Syntax:
5518 """""""
5519
5520 ::
5521
5522       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5523       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5524       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5525
5526 Overview:
5527 """""""""
5528
5529 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5530 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5531 address calculation only and does not access memory.
5532
5533 Arguments:
5534 """"""""""
5535
5536 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5537 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5538 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5539 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5540 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5541 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5542 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5543 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5544 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5545 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5546 would require loading the pointer before continuing calculation.
5547
5548 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5549 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5550 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5551 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5552 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5553 required to be constant. These integers are treated as signed values
5554 where relevant.
5555
5556 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5557 to LLVM:
5558
5559 .. code-block:: c
5560
5561     struct RT {
5562       char A;
5563       int B[10][20];
5564       char C;
5565     };
5566     struct ST {
5567       int X;
5568       double Y;
5569       struct RT Z;
5570     };
5571
5572     int *foo(struct ST *s) {
5573       return &s[1].Z.B[5][13];
5574     }
5575
5576 The LLVM code generated by Clang is:
5577
5578 .. code-block:: llvm
5579
5580     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5581     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5582
5583     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5584     entry:
5585       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5586       ret i32* %arrayidx
5587     }
5588
5589 Semantics:
5590 """"""""""
5591
5592 In the example above, the first index is indexing into the
5593 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5594 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5595 indexes into the third element of the structure, yielding a
5596 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5597 structure. The third index indexes into the second element of the
5598 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5599 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5600 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5601 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5602
5603 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5604 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5605 for the given testcase is equivalent to:
5606
5607 .. code-block:: llvm
5608
5609     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5610       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5611       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5612       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5613       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5614       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5615       ret i32* %t5
5616     }
5617
5618 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5619 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5620 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5621 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5622 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5623 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5624 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5625 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5626 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5627 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5628
5629 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5630 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5631 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5632 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5633 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5634 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5635 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5636 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5637 information.
5638
5639 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5640 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5641
5642 Example:
5643 """"""""
5644
5645 .. code-block:: llvm
5646
5647         ; yields [12 x i8]*:aptr
5648         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5649         ; yields i8*:vptr
5650         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5651         ; yields i8*:eptr
5652         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5653         ; yields i32*:iptr
5654         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5655
5656 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5657 must be a vector with the same number of elements. For example:
5658
5659 .. code-block:: llvm
5660
5661      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5662
5663 Conversion Operations
5664 ---------------------
5665
5666 The instructions in this category are the conversion instructions
5667 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5668 various bit conversions on the operand.
5669
5670 '``trunc .. to``' Instruction
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5672
5673 Syntax:
5674 """""""
5675
5676 ::
5677
5678       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5679
5680 Overview:
5681 """""""""
5682
5683 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5684
5685 Arguments:
5686 """"""""""
5687
5688 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5689 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5690 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5691 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5692 types are not allowed.
5693
5694 Semantics:
5695 """"""""""
5696
5697 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5698 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5699 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5700 It will always truncate bits.
5701
5702 Example:
5703 """"""""
5704
5705 .. code-block:: llvm
5706
5707       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5708       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5709       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5710       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5711
5712 '``zext .. to``' Instruction
5713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5714
5715 Syntax:
5716 """""""
5717
5718 ::
5719
5720       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5721
5722 Overview:
5723 """""""""
5724
5725 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5726
5727 Arguments:
5728 """"""""""
5729
5730 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5731 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5732 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5733 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5734
5735 Semantics:
5736 """"""""""
5737
5738 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5739 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5740
5741 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5742
5743 Example:
5744 """"""""
5745
5746 .. code-block:: llvm
5747
5748       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5749       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5750       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5751
5752 '``sext .. to``' Instruction
5753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5754
5755 Syntax:
5756 """""""
5757
5758 ::
5759
5760       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5761
5762 Overview:
5763 """""""""
5764
5765 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5766
5767 Arguments:
5768 """"""""""
5769
5770 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5771 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5772 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5773 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5774
5775 Semantics:
5776 """"""""""
5777
5778 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5779 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5780 of the type ``ty2``.
5781
5782 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5783
5784 Example:
5785 """"""""
5786
5787 .. code-block:: llvm
5788
5789       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5790       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5791       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5792
5793 '``fptrunc .. to``' Instruction
5794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5795
5796 Syntax:
5797 """""""
5798
5799 ::
5800
5801       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5802
5803 Overview:
5804 """""""""
5805
5806 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5807
5808 Arguments:
5809 """"""""""
5810
5811 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5812 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5813 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5814 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5815
5816 Semantics:
5817 """"""""""
5818
5819 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5820 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5821 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5822 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5823
5824 Example:
5825 """"""""
5826
5827 .. code-block:: llvm
5828
5829       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5830       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5831
5832 '``fpext .. to``' Instruction
5833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5834
5835 Syntax:
5836 """""""
5837
5838 ::
5839
5840       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5841
5842 Overview:
5843 """""""""
5844
5845 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5846 point value.
5847
5848 Arguments:
5849 """"""""""
5850
5851 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5852 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5853 to. The source type must be smaller than the destination type.
5854
5855 Semantics:
5856 """"""""""
5857
5858 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5859 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5860 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5861 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5862 *no-op cast* for a floating point cast.
5863
5864 Example:
5865 """"""""
5866
5867 .. code-block:: llvm
5868
5869       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5870       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5871
5872 '``fptoui .. to``' Instruction
5873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5874
5875 Syntax:
5876 """""""
5877
5878 ::
5879
5880       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5881
5882 Overview:
5883 """""""""
5884
5885 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5886 integer equivalent of type ``ty2``.
5887
5888 Arguments:
5889 """"""""""
5890
5891 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5892 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5893 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5894 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5895 type with the same number of elements as ``ty``
5896
5897 Semantics:
5898 """"""""""
5899
5900 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5901 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5902 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5903 are undefined.
5904
5905 Example:
5906 """"""""
5907
5908 .. code-block:: llvm
5909
5910       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5911       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5912       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5913
5914 '``fptosi .. to``' Instruction
5915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5916
5917 Syntax:
5918 """""""
5919
5920 ::
5921
5922       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5923
5924 Overview:
5925 """""""""
5926
5927 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5928 ``value`` to type ``ty2``.
5929
5930 Arguments:
5931 """"""""""
5932
5933 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5934 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5935 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5936 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5937 type with the same number of elements as ``ty``
5938
5939 Semantics:
5940 """"""""""
5941
5942 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5943 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5944 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5945 are undefined.
5946
5947 Example:
5948 """"""""
5949
5950 .. code-block:: llvm
5951
5952       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5953       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5954       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5955
5956 '``uitofp .. to``' Instruction
5957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5958
5959 Syntax:
5960 """""""
5961
5962 ::
5963
5964       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5965
5966 Overview:
5967 """""""""
5968
5969 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5970 and converts that value to the ``ty2`` type.
5971
5972 Arguments:
5973 """"""""""
5974
5975 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5976 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5977 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5978 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5979 type with the same number of elements as ``ty``
5980
5981 Semantics:
5982 """"""""""
5983
5984 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5985 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5986 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5987 are undefined.
5988
5989 Example:
5990 """"""""
5991
5992 .. code-block:: llvm
5993
5994       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5995       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5996
5997 '``sitofp .. to``' Instruction
5998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5999
6000 Syntax:
6001 """""""
6002
6003 ::
6004
6005       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6006
6007 Overview:
6008 """""""""
6009
6010 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6011 converts that value to the ``ty2`` type.
6012
6013 Arguments:
6014 """"""""""
6015
6016 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6017 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6018 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6019 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6020 type with the same number of elements as ``ty``
6021
6022 Semantics:
6023 """"""""""
6024
6025 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6026 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6027 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6028 undefined.
6029
6030 Example:
6031 """"""""
6032
6033 .. code-block:: llvm
6034
6035       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6036       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6037
6038 .. _i_ptrtoint:
6039
6040 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6042
6043 Syntax:
6044 """""""
6045
6046 ::
6047
6048       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6049
6050 Overview:
6051 """""""""
6052
6053 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6054 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6055
6056 Arguments:
6057 """"""""""
6058
6059 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6060 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6061 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6062 a vector of integers type.
6063
6064 Semantics:
6065 """"""""""
6066
6067 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6068 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6069 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6070 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6071 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6072 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6073 change.
6074
6075 Example:
6076 """"""""
6077
6078 .. code-block:: llvm
6079
6080       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6081       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6082       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6083
6084 .. _i_inttoptr:
6085
6086 '``inttoptr .. to``' Instruction
6087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6088
6089 Syntax:
6090 """""""
6091
6092 ::
6093
6094       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6095
6096 Overview:
6097 """""""""
6098
6099 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6100 pointer type, ``ty2``.
6101
6102 Arguments:
6103 """"""""""
6104
6105 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6106 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6107 type.
6108
6109 Semantics:
6110 """"""""""
6111
6112 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6113 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6114 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6115 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6116 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6117 nothing is done (*no-op cast*).
6118
6119 Example:
6120 """"""""
6121
6122 .. code-block:: llvm
6123
6124       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6125       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6126       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6127       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6128
6129 .. _i_bitcast:
6130
6131 '``bitcast .. to``' Instruction
6132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6133
6134 Syntax:
6135 """""""
6136
6137 ::
6138
6139       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6140
6141 Overview:
6142 """""""""
6143
6144 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6145 changing any bits.
6146
6147 Arguments:
6148 """"""""""
6149
6150 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6151 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6152 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6153 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6154 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6155 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6156 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6157 long as they have the same size).
6158
6159 Semantics:
6160 """"""""""
6161
6162 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6163 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6164 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6165 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6166 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6167 pointers) types with the same address space through this instruction.
6168 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6169 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6170
6171 Example:
6172 """"""""
6173
6174 .. code-block:: llvm
6175
6176       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6177       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6178       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6179       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6180
6181 .. _i_addrspacecast:
6182
6183 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6185
6186 Syntax:
6187 """""""
6188
6189 ::
6190
6191       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6192
6193 Overview:
6194 """""""""
6195
6196 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6197 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6198
6199 Arguments:
6200 """"""""""
6201
6202 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6203 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6204 address space.
6205
6206 Semantics:
6207 """"""""""
6208
6209 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6210 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6211 value modification, depending on the target and the address space
6212 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6213 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6214 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6215 location.
6216
6217 Example:
6218 """"""""
6219
6220 .. code-block:: llvm
6221
6222       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6223       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6224       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6225
6226 .. _otherops:
6227
6228 Other Operations
6229 ----------------
6230
6231 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6232 which defy better classification.
6233
6234 .. _i_icmp:
6235
6236 '``icmp``' Instruction
6237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6238
6239 Syntax:
6240 """""""
6241
6242 ::
6243
6244       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6245
6246 Overview:
6247 """""""""
6248
6249 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6250 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6251 pointer, or pointer vector operands.
6252
6253 Arguments:
6254 """"""""""
6255
6256 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6257 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6258 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6259
6260 #. ``eq``: equal
6261 #. ``ne``: not equal
6262 #. ``ugt``: unsigned greater than
6263 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6264 #. ``ult``: unsigned less than
6265 #. ``ule``: unsigned less or equal
6266 #. ``sgt``: signed greater than
6267 #. ``sge``: signed greater or equal
6268 #. ``slt``: signed less than
6269 #. ``sle``: signed less or equal
6270
6271 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6272 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6273 must also be identical types.
6274
6275 Semantics:
6276 """"""""""
6277
6278 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6279 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6280 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6281
6282 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6283    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6284 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6285    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6286 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6287    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6288 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6289    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6290 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6291    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6292 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6293    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6294 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6295    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6296 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6297    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6298 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6299    if ``op1`` is less than ``op2``.
6300 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6301    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6302
6303 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6304 are compared as if they were integers.
6305
6306 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6307 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6308 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6309
6310 Example:
6311 """"""""
6312
6313 .. code-block:: llvm
6314
6315       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6316       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6317       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6318       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6319       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6320       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6321
6322 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6323 ``icmp`` instruction.
6324
6325 .. _i_fcmp:
6326
6327 '``fcmp``' Instruction
6328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6329
6330 Syntax:
6331 """""""
6332
6333 ::
6334
6335       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6336
6337 Overview:
6338 """""""""
6339
6340 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6341 values based on comparison of its operands.
6342
6343 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6344 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6345
6346 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6347 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6348 compared.
6349
6350 Arguments:
6351 """"""""""
6352
6353 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6354 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6355 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6356
6357 #. ``false``: no comparison, always returns false
6358 #. ``oeq``: ordered and equal
6359 #. ``ogt``: ordered and greater than
6360 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6361 #. ``olt``: ordered and less than
6362 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6363 #. ``one``: ordered and not equal
6364 #. ``ord``: ordered (no nans)
6365 #. ``ueq``: unordered or equal
6366 #. ``ugt``: unordered or greater than
6367 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6368 #. ``ult``: unordered or less than
6369 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6370 #. ``une``: unordered or not equal
6371 #. ``uno``: unordered (either nans)
6372 #. ``true``: no comparison, always returns true
6373
6374 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6375 that either operand may be a QNAN.
6376
6377 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6378 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6379 type. They must have identical types.
6380
6381 Semantics:
6382 """"""""""
6383
6384 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6385 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6386 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6387 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6388
6389 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6390 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6391    is equal to ``op2``.
6392 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6393    is greater than ``op2``.
6394 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6395    is greater than or equal to ``op2``.
6396 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6397    is less than ``op2``.
6398 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6399    is less than or equal to ``op2``.
6400 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6401    is not equal to ``op2``.
6402 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6403 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6404    equal to ``op2``.
6405 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6406    greater than ``op2``.
6407 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6408    greater than or equal to ``op2``.
6409 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6410    less than ``op2``.
6411 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6412    less than or equal to ``op2``.
6413 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6414    not equal to ``op2``.
6415 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6416 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6417
6418 Example:
6419 """"""""
6420
6421 .. code-block:: llvm
6422
6423       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6424       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6425       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6426       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6427
6428 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6429 ``fcmp`` instruction.
6430
6431 .. _i_phi:
6432
6433 '``phi``' Instruction
6434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6435
6436 Syntax:
6437 """""""
6438
6439 ::
6440
6441       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6442
6443 Overview:
6444 """""""""
6445
6446 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6447 graph representing the function.
6448
6449 Arguments:
6450 """"""""""
6451
6452 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6453 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6454 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6455 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6456 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6457 label arguments.
6458
6459 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6460 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6461 block.
6462
6463 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6464 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6465 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6466 instruction's return value on the same edge).
6467
6468 Semantics:
6469 """"""""""
6470
6471 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6472 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6473 executed just prior to the current block.
6474
6475 Example:
6476 """"""""
6477
6478 .. code-block:: llvm
6479
6480     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6481       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6482       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6483       br label %Loop
6484
6485 .. _i_select:
6486
6487 '``select``' Instruction
6488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6489
6490 Syntax:
6491 """""""
6492
6493 ::
6494
6495       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6496
6497       selty is either i1 or {<N x i1>}
6498
6499 Overview:
6500 """""""""
6501
6502 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6503 condition, without IR-level branching.
6504
6505 Arguments:
6506 """"""""""
6507
6508 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6509 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6510 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6511 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6512 elements.
6513
6514 Semantics:
6515 """"""""""
6516
6517 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6518 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6519 argument.
6520
6521 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6522 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6523
6524 Example:
6525 """"""""
6526
6527 .. code-block:: llvm
6528
6529       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6530
6531 .. _i_call:
6532
6533 '``call``' Instruction
6534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6535
6536 Syntax:
6537 """""""
6538
6539 ::
6540
6541       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6542
6543 Overview:
6544 """""""""
6545
6546 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6547
6548 Arguments:
6549 """"""""""
6550
6551 This instruction requires several arguments:
6552
6553 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6554    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6555    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6556    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6557    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6558
6559    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6560       recursive cycle in the call graph.
6561    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6562       forwarded in place.
6563
6564    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6565    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6566    rules:
6567
6568    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6569      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6570    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6571      produced by the call or void.
6572    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6573      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6574      in address space.
6575    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6576    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6577      returned, and inalloca, must match.
6578
6579    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6580    the following conditions are met:
6581
6582    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6583    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6584       uses value of call or is void).
6585    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6586       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6587    -  `Platform-specific constraints are
6588       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6589
6590 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6591    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6592    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6593    calling convention of the call must match the calling convention of
6594    the target function, or else the behavior is undefined.
6595 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6596    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6597    are valid here.
6598 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6599    type of the return value. Functions that return no value are marked
6600    ``void``.
6601 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6602    being invoked. The argument types must match the types implied by
6603    this signature. This type can be omitted if the function is not
6604    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6605    function.
6606 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6607    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6608    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6609    to function value.
6610 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6611    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6612    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6613    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6614    extra arguments can be specified.
6615 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6616    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6617    attributes are valid here.
6618
6619 Semantics:
6620 """"""""""
6621
6622 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6623 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6624 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6625 flow continues with the instruction after the function call, and the
6626 return value of the function is bound to the result argument.
6627
6628 Example:
6629 """"""""
6630
6631 .. code-block:: llvm
6632
6633       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6634       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6635       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6636       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6637       call void %foo(i8 97 signext)
6638
6639       %struct.A = type { i32, i8 }
6640       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6641       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6642       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6643       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6644       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6645
6646 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6647 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6648 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6649 This is something we'd like to change in the future to provide better
6650 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6651
6652 .. _i_va_arg:
6653
6654 '``va_arg``' Instruction
6655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6656
6657 Syntax:
6658 """""""
6659
6660 ::
6661
6662       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6663
6664 Overview:
6665 """""""""
6666
6667 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6668 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6669 the ``va_arg`` macro in C.
6670
6671 Arguments:
6672 """"""""""
6673
6674 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6675 argument. It returns a value of the specified argument type and
6676 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6677 type of ``va_list`` is target specific.
6678
6679 Semantics:
6680 """"""""""
6681
6682 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6683 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6684 the next argument. For more information, see the variable argument
6685 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6686
6687 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6688 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6689 function.
6690
6691 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6692 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6693
6694 Example:
6695 """"""""
6696
6697 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6698
6699 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6700 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6701 types on any target.
6702
6703 .. _i_landingpad:
6704
6705 '``landingpad``' Instruction
6706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6707
6708 Syntax:
6709 """""""
6710
6711 ::
6712
6713       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6714       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6715
6716       <clause> := catch <type> <value>
6717       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6718
6719 Overview:
6720 """""""""
6721
6722 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6723 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6724 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6725 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6726 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6727 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6728
6729 Arguments:
6730 """"""""""
6731
6732 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6733 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6734 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6735
6736 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6737 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6738 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6739 clause takes an array constant as its argument. Use
6740 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6741 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6742 the ``cleanup`` flag.
6743
6744 Semantics:
6745 """"""""""
6746
6747 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6748 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6749 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6750 calling conventions, how the personality function results are
6751 represented in LLVM IR is target specific.
6752
6753 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6754 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6755 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6756 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6757 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6758 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6759 unwinding continues further up the call stack.
6760
6761 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6762
6763 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6764    of an '``invoke``' instruction.
6765 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6766    first non-PHI instruction.
6767 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6768    pad block.
6769 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6770    '``landingpad``' instruction.
6771 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6772    personality function.
6773
6774 Example:
6775 """"""""
6776
6777 .. code-block:: llvm
6778
6779       ;; A landing pad which can catch an integer.
6780       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6781                catch i8** @_ZTIi
6782       ;; A landing pad that is a cleanup.
6783       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6784                cleanup
6785       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6786       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6787                catch i8** @_ZTIi
6788                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6789
6790 .. _intrinsics:
6791
6792 Intrinsic Functions
6793 ===================
6794
6795 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6796 have well known names and semantics and are required to follow certain
6797 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6798 for the LLVM language that does not require changing all of the
6799 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6800 reader/writer, the parser, etc...).
6801
6802 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6803 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6804 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6805 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6806 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6807 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6808 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6809 are added that they be documented here.
6810
6811 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6812 represents a family of functions that perform the same operation but on
6813 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6814 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6815 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6816 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6817 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6818 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6819 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6820 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6821 argument or the result.
6822
6823 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6824 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6825 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6826 whose type is matched against another type do not. For example, the
6827 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6828 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6829 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6830 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6831 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6832 type is matched against the return type, it does not require its own
6833 name suffix.
6834
6835 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6836 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6837
6838 .. _int_varargs:
6839
6840 Variable Argument Handling Intrinsics
6841 -------------------------------------
6842
6843 Variable argument support is defined in LLVM with the
6844 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6845 functions. These functions are related to the similarly named macros
6846 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6847
6848 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6849 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6850 does not define what this type is, so all transformations should be
6851 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6852
6853 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6854 variable argument handling intrinsic functions are used.
6855
6856 .. code-block:: llvm
6857
6858     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6859       ; Initialize variable argument processing
6860       %ap = alloca i8*
6861       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6862       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6863
6864       ; Read a single integer argument
6865       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6866
6867       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6868       %aq = alloca i8*
6869       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6870       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6871       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6872
6873       ; Stop processing of arguments.
6874       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6875       ret i32 %tmp
6876     }
6877
6878     declare void @llvm.va_start(i8*)
6879     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6880     declare void @llvm.va_end(i8*)
6881
6882 .. _int_va_start:
6883
6884 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6886
6887 Syntax:
6888 """""""
6889
6890 ::
6891
6892       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6893
6894 Overview:
6895 """""""""
6896
6897 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6898 subsequent use by ``va_arg``.
6899
6900 Arguments:
6901 """"""""""
6902
6903 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6904
6905 Semantics:
6906 """"""""""
6907
6908 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6909 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6910 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6911 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6912 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6913 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6914 that out.
6915
6916 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6918
6919 Syntax:
6920 """""""
6921
6922 ::
6923
6924       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6925
6926 Overview:
6927 """""""""
6928
6929 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6930 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6931
6932 Arguments:
6933 """"""""""
6934
6935 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6936
6937 Semantics:
6938 """"""""""
6939
6940 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6941 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6942 element to which the argument points. Calls to
6943 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6944 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6945 ``llvm.va_end``.
6946
6947 .. _int_va_copy:
6948
6949 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6951
6952 Syntax:
6953 """""""
6954
6955 ::
6956
6957       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6958
6959 Overview:
6960 """""""""
6961
6962 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6963 from the source argument list to the destination argument list.
6964
6965 Arguments:
6966 """"""""""
6967
6968 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6969 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6970
6971 Semantics:
6972 """"""""""
6973
6974 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6975 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6976 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6977 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6978 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6979
6980 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6981 --------------------------------------
6982
6983 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6984 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6985 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6986 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6987 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6988 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6989 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6990 details, see `Accurate Garbage Collection with
6991 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6992
6993 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6994 address space (address space zero).
6995
6996 .. _int_gcroot:
6997
6998 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7000
7001 Syntax:
7002 """""""
7003
7004 ::
7005
7006       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7007
7008 Overview:
7009 """""""""
7010
7011 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7012 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7013
7014 Arguments:
7015 """"""""""
7016
7017 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7018 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7019 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7020 root.
7021
7022 Semantics:
7023 """"""""""
7024
7025 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7026 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7027 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7028 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7029 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7030
7031 .. _int_gcread:
7032
7033 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7035
7036 Syntax:
7037 """""""
7038
7039 ::
7040
7041       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7042
7043 Overview:
7044 """""""""
7045
7046 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7047 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7048 barriers.
7049
7050 Arguments:
7051 """"""""""
7052
7053 The second argument is the address to read from, which should be an
7054 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7055 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7056 runtime (otherwise null).
7057
7058 Semantics:
7059 """"""""""
7060
7061 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7062 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7063 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7064 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7065 algorithm <gc>`.
7066
7067 .. _int_gcwrite:
7068
7069 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7071
7072 Syntax:
7073 """""""
7074
7075 ::
7076
7077       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7078
7079 Overview:
7080 """""""""
7081
7082 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7083 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7084 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7085
7086 Arguments:
7087 """"""""""
7088
7089 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7090 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7091 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7092 object, Obj may be null.
7093
7094 Semantics:
7095 """"""""""
7096
7097 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7098 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7099 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7100 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7101 algorithm <gc>`.
7102
7103 Code Generator Intrinsics
7104 -------------------------
7105
7106 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7107 may only be implemented with code generator support.
7108
7109 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7111
7112 Syntax:
7113 """""""
7114
7115 ::
7116
7117       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7118
7119 Overview:
7120 """""""""
7121
7122 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7123 target-specific value indicating the return address of the current
7124 function or one of its callers.
7125
7126 Arguments:
7127 """"""""""
7128
7129 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7130 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7131 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7132 value.
7133
7134 Semantics:
7135 """"""""""
7136
7137 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7138 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7139 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7140 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7141 used for debugging purposes.
7142
7143 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7144 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7145 of the obvious source-language caller.
7146
7147 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7149
7150 Syntax:
7151 """""""
7152
7153 ::
7154
7155       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7156
7157 Overview:
7158 """""""""
7159
7160 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7161 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7162
7163 Arguments:
7164 """"""""""
7165
7166 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7167 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7168 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7169 value.
7170
7171 Semantics:
7172 """"""""""
7173
7174 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7175 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7176 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7177 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7178 used for debugging purposes.
7179
7180 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7181 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7182 of the obvious source-language caller.
7183
7184 .. _int_read_register:
7185 .. _int_write_register:
7186
7187 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7189
7190 Syntax:
7191 """""""
7192
7193 ::
7194
7195       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7196       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7197       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7198       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7199       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7200
7201 Overview:
7202 """""""""
7203
7204 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7205 provides access to the named register. The register must be valid on
7206 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7207 with the register being read.
7208
7209 Semantics:
7210 """"""""""
7211
7212 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7213 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7214 the current value of the register, where possible.
7215
7216 This is useful to implement named register global variables that need
7217 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7218 bare-metal programs including OS kernels.
7219
7220 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7221 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7222 allocatable registers are not supported.
7223
7224 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7225 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7226 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7227 registers.
7228
7229 .. _int_stacksave:
7230
7231 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7233
7234 Syntax:
7235 """""""
7236
7237 ::
7238
7239       declare i8* @llvm.stacksave()
7240
7241 Overview:
7242 """""""""
7243
7244 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7245 of the function stack, for use with
7246 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7247 implementing language features like scoped automatic variable sized
7248 arrays in C99.
7249
7250 Semantics:
7251 """"""""""
7252
7253 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7254 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7255 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7256 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7257 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7258 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7259 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7260
7261 .. _int_stackrestore:
7262
7263 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7265
7266 Syntax:
7267 """""""
7268
7269 ::
7270
7271       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7272
7273 Overview:
7274 """""""""
7275
7276 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7277 the function stack to the state it was in when the corresponding
7278 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7279 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7280 sized arrays in C99.
7281
7282 Semantics:
7283 """"""""""
7284
7285 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7286
7287 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7289
7290 Syntax:
7291 """""""
7292
7293 ::
7294
7295       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7296
7297 Overview:
7298 """""""""
7299
7300 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7301 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7302 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7303 its performance characteristics.
7304
7305 Arguments:
7306 """"""""""
7307
7308 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7309 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7310 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7311 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7312 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7313 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7314 arguments must be constant integers.
7315
7316 Semantics:
7317 """"""""""
7318
7319 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7320 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7321 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7322 the processor cache for better performance.
7323
7324 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7326
7327 Syntax:
7328 """""""
7329
7330 ::
7331
7332       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7333
7334 Overview:
7335 """""""""
7336
7337 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7338 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7339 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7340 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7341 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7342 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7343 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7344 allow correlations of simulation runs.
7345
7346 Arguments:
7347 """"""""""
7348
7349 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7350
7351 Semantics:
7352 """"""""""
7353
7354 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7355 that do not support this intrinsic may ignore it.
7356
7357 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7359
7360 Syntax:
7361 """""""
7362
7363 ::
7364
7365       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7366
7367 Overview:
7368 """""""""
7369
7370 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7371 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7372 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7373 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7374 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7375 timings.
7376
7377 Semantics:
7378 """"""""""
7379
7380 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7381 memory. Implementations are allowed to either return a application
7382 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7383 is lowered to a constant 0.
7384
7385 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7386 running at and the host platform.
7387
7388 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7390
7391 Syntax:
7392 """""""
7393
7394 ::
7395
7396       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7397
7398 Overview:
7399 """""""""
7400
7401 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7402 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7403 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7404 flushes the instruction cache.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7410 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7411 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7412 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7413 privileges.
7414
7415 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7416 time library.
7417
7418 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7419 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7420
7421 Standard C Library Intrinsics
7422 -----------------------------
7423
7424 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7425 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7426 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7427 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7428
7429 .. _int_memcpy:
7430
7431 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7433
7434 Syntax:
7435 """""""
7436
7437 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7438 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7439 support all bit widths however.
7440
7441 ::
7442
7443       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7444                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7445       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7446                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7447
7448 Overview:
7449 """""""""
7450
7451 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7452 source location to the destination location.
7453
7454 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7455 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7456 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7457
7458 Arguments:
7459 """"""""""
7460
7461 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7462 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7463 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7464 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7465 boolean indicating a volatile access.
7466
7467 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7468 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7469 are aligned to that boundary.
7470
7471 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7472 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7473 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7474
7475 Semantics:
7476 """"""""""
7477
7478 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7479 source location to the destination location, which are not allowed to
7480 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7481 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7482 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7483
7484 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7486
7487 Syntax:
7488 """""""
7489
7490 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7491 bit width and for different address space. Not all targets support all
7492 bit widths however.
7493
7494 ::
7495
7496       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7497                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7498       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7499                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7500
7501 Overview:
7502 """""""""
7503
7504 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7505 source location to the destination location. It is similar to the
7506 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7507 overlap.
7508
7509 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7510 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7511 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7512
7513 Arguments:
7514 """"""""""
7515
7516 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7517 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7518 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7519 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7520 boolean indicating a volatile access.
7521
7522 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7523 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7524 aligned to that boundary.
7525
7526 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7527 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7528 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7529
7530 Semantics:
7531 """"""""""
7532
7533 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7534 source location to the destination location, which may overlap. It
7535 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7536 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7537 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7538
7539 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7541
7542 Syntax:
7543 """""""
7544
7545 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7546 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7547 support all bit widths.
7548
7549 ::
7550
7551       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7552                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7553       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7554                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7555
7556 Overview:
7557 """""""""
7558
7559 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7560 particular byte value.
7561
7562 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7563 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7564 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7565
7566 Arguments:
7567 """"""""""
7568
7569 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7570 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7571 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7572 argument is the known alignment of the destination location.
7573
7574 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7575 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7576 that boundary.
7577
7578 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7579 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7580 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7581
7582 Semantics:
7583 """"""""""
7584
7585 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7586 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7587 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7588 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7589
7590 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7592
7593 Syntax:
7594 """""""
7595
7596 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7597 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7598 all types however.
7599
7600 ::
7601
7602       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7603       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7604       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7605       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7606       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7607
7608 Overview:
7609 """""""""
7610
7611 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7612 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7613 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7614 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7615 because there is no need to worry about errno being set).
7616 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7617
7618 Arguments:
7619 """"""""""
7620
7621 The argument and return value are floating point numbers of the same
7622 type.
7623
7624 Semantics:
7625 """"""""""
7626
7627 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7628 nonnegative floating point number.
7629
7630 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7632
7633 Syntax:
7634 """""""
7635
7636 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7637 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7638 all types however.
7639
7640 ::
7641
7642       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7643       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7644       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7645       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7646       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7647
7648 Overview:
7649 """""""""
7650
7651 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7652 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7653 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7654 used, the second argument remains a scalar integer value.
7655
7656 Arguments:
7657 """"""""""
7658
7659 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7660 raise to that power.
7661
7662 Semantics:
7663 """"""""""
7664
7665 This function returns the first value raised to the second power with an
7666 unspecified sequence of rounding operations.
7667
7668 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7670
7671 Syntax:
7672 """""""
7673
7674 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7675 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7676 all types however.
7677
7678 ::
7679
7680       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7681       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7682       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7683       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7684       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7685
7686 Overview:
7687 """""""""
7688
7689 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7690
7691 Arguments:
7692 """"""""""
7693
7694 The argument and return value are floating point numbers of the same
7695 type.
7696
7697 Semantics:
7698 """"""""""
7699
7700 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7701 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7702 conditions in the same way.
7703
7704 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7706
7707 Syntax:
7708 """""""
7709
7710 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7711 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7712 all types however.
7713
7714 ::
7715
7716       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7717       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7718       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7719       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7720       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7721
7722 Overview:
7723 """""""""
7724
7725 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7726
7727 Arguments:
7728 """"""""""
7729
7730 The argument and return value are floating point numbers of the same
7731 type.
7732
7733 Semantics:
7734 """"""""""
7735
7736 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7737 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7738 conditions in the same way.
7739
7740 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7742
7743 Syntax:
7744 """""""
7745
7746 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7747 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7748 all types however.
7749
7750 ::
7751
7752       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7753       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7754       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7755       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7756       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7757
7758 Overview:
7759 """""""""
7760
7761 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7762 specified (positive or negative) power.
7763
7764 Arguments:
7765 """"""""""
7766
7767 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7768 to raise to that power.
7769
7770 Semantics:
7771 """"""""""
7772
7773 This function returns the first value raised to the second power,
7774 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7775 handles error conditions in the same way.
7776
7777 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7779
7780 Syntax:
7781 """""""
7782
7783 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7784 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7785 all types however.
7786
7787 ::
7788
7789       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7790       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7791       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7792       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7793       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7794
7795 Overview:
7796 """""""""
7797
7798 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7799
7800 Arguments:
7801 """"""""""
7802
7803 The argument and return value are floating point numbers of the same
7804 type.
7805
7806 Semantics:
7807 """"""""""
7808
7809 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7810 would, and handles error conditions in the same way.
7811
7812 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7814
7815 Syntax:
7816 """""""
7817
7818 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7819 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7820 all types however.
7821
7822 ::
7823
7824       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7825       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7826       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7827       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7828       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7829
7830 Overview:
7831 """""""""
7832
7833 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7834
7835 Arguments:
7836 """"""""""
7837
7838 The argument and return value are floating point numbers of the same
7839 type.
7840
7841 Semantics:
7842 """"""""""
7843
7844 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7845 would, and handles error conditions in the same way.
7846
7847 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7849
7850 Syntax:
7851 """""""
7852
7853 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7854 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7855 all types however.
7856
7857 ::
7858
7859       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7860       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7861       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7862       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7863       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7864
7865 Overview:
7866 """""""""
7867
7868 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7869
7870 Arguments:
7871 """"""""""
7872
7873 The argument and return value are floating point numbers of the same
7874 type.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7880 would, and handles error conditions in the same way.
7881
7882 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7884
7885 Syntax:
7886 """""""
7887
7888 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7889 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7890 all types however.
7891
7892 ::
7893
7894       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7895       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7896       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7897       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7898       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7899
7900 Overview:
7901 """""""""
7902
7903 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7904
7905 Arguments:
7906 """"""""""
7907
7908 The argument and return value are floating point numbers of the same
7909 type.
7910
7911 Semantics:
7912 """"""""""
7913
7914 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7915 would, and handles error conditions in the same way.
7916
7917 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7919
7920 Syntax:
7921 """""""
7922
7923 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7924 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7925 all types however.
7926
7927 ::
7928
7929       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7930       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7931       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7932       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7933       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7934
7935 Overview:
7936 """""""""
7937
7938 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7939
7940 Arguments:
7941 """"""""""
7942
7943 The argument and return value are floating point numbers of the same
7944 type.
7945
7946 Semantics:
7947 """"""""""
7948
7949 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7950 would, and handles error conditions in the same way.
7951
7952 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7954
7955 Syntax:
7956 """""""
7957
7958 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7959 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7960 all types however.
7961
7962 ::
7963
7964       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7965       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7966       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7967       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7968       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7969
7970 Overview:
7971 """""""""
7972
7973 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7974 operation.
7975
7976 Arguments:
7977 """"""""""
7978
7979 The argument and return value are floating point numbers of the same
7980 type.
7981
7982 Semantics:
7983 """"""""""
7984
7985 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7986 would, and does not set errno.
7987
7988 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7990
7991 Syntax:
7992 """""""
7993
7994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7995 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7996 all types however.
7997
7998 ::
7999
8000       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8001       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8002       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
8003       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8004       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8005
8006 Overview:
8007 """""""""
8008
8009 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8010 operand.
8011
8012 Arguments:
8013 """"""""""
8014
8015 The argument and return value are floating point numbers of the same
8016 type.
8017
8018 Semantics:
8019 """"""""""
8020
8021 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8022 would, and handles error conditions in the same way.
8023
8024 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8026
8027 Syntax:
8028 """""""
8029
8030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8031 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8032 all types however.
8033
8034 ::
8035
8036       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8037       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8038       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8039       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8040       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8041
8042 Overview:
8043 """""""""
8044
8045 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8046 first operand and the sign of the second operand.
8047
8048 Arguments:
8049 """"""""""
8050
8051 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8052 type.
8053
8054 Semantics:
8055 """"""""""
8056
8057 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8058 functions would, and handles error conditions in the same way.
8059
8060 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8062
8063 Syntax:
8064 """""""
8065
8066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8067 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8068 all types however.
8069
8070 ::
8071
8072       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8073       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8074       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8075       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8076       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8077
8078 Overview:
8079 """""""""
8080
8081 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8082
8083 Arguments:
8084 """"""""""
8085
8086 The argument and return value are floating point numbers of the same
8087 type.
8088
8089 Semantics:
8090 """"""""""
8091
8092 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8093 would, and handles error conditions in the same way.
8094
8095 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8097
8098 Syntax:
8099 """""""
8100
8101 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8102 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8103 all types however.
8104
8105 ::
8106
8107       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8108       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8109       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8110       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8111       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8112
8113 Overview:
8114 """""""""
8115
8116 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8117
8118 Arguments:
8119 """"""""""
8120
8121 The argument and return value are floating point numbers of the same
8122 type.
8123
8124 Semantics:
8125 """"""""""
8126
8127 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8128 would, and handles error conditions in the same way.
8129
8130 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8132
8133 Syntax:
8134 """""""
8135
8136 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8137 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8138 all types however.
8139
8140 ::
8141
8142       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8143       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8144       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8145       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8146       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8147
8148 Overview:
8149 """""""""
8150
8151 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8152 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8153
8154 Arguments:
8155 """"""""""
8156
8157 The argument and return value are floating point numbers of the same
8158 type.
8159
8160 Semantics:
8161 """"""""""
8162
8163 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8164 would, and handles error conditions in the same way.
8165
8166 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8168
8169 Syntax:
8170 """""""
8171
8172 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8173 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8174 all types however.
8175
8176 ::
8177
8178       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8179       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8180       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8181       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8182       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8183
8184 Overview:
8185 """""""""
8186
8187 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8188 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8189 operand isn't an integer.
8190
8191 Arguments:
8192 """"""""""
8193
8194 The argument and return value are floating point numbers of the same
8195 type.
8196
8197 Semantics:
8198 """"""""""
8199
8200 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8201 would, and handles error conditions in the same way.
8202
8203 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8205
8206 Syntax:
8207 """""""
8208
8209 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8210 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8211 all types however.
8212
8213 ::
8214
8215       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8216       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8217       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8218       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8219       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8220
8221 Overview:
8222 """""""""
8223
8224 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8225 nearest integer.
8226
8227 Arguments:
8228 """"""""""
8229
8230 The argument and return value are floating point numbers of the same
8231 type.
8232
8233 Semantics:
8234 """"""""""
8235
8236 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8237 functions would, and handles error conditions in the same way.
8238
8239 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8241
8242 Syntax:
8243 """""""
8244
8245 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8246 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8247 all types however.
8248
8249 ::
8250
8251       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8252       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8253       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8254       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8255       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8256
8257 Overview:
8258 """""""""
8259
8260 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8261 nearest integer.
8262
8263 Arguments:
8264 """"""""""
8265
8266 The argument and return value are floating point numbers of the same
8267 type.
8268
8269 Semantics:
8270 """"""""""
8271
8272 This function returns the same values as the libm ``round``
8273 functions would, and handles error conditions in the same way.
8274
8275 Bit Manipulation Intrinsics
8276 ---------------------------
8277
8278 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8279 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8280
8281 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8288 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8289
8290 ::
8291
8292       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8293       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8294       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8295
8296 Overview:
8297 """""""""
8298
8299 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8300 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8301 These are useful for performing operations on data that is not in the
8302 target's native byte order.
8303
8304 Semantics:
8305 """"""""""
8306
8307 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8308 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8309 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8310 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8311 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8312 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8313 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8314 respectively).
8315
8316 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8318
8319 Syntax:
8320 """""""
8321
8322 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8323 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8324 support all bit widths or vector types, however.
8325
8326 ::
8327
8328       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8329       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8330       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8331       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8332       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8333       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8334
8335 Overview:
8336 """""""""
8337
8338 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8339 in a value.
8340
8341 Arguments:
8342 """"""""""
8343
8344 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8345 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8346 match the argument type.
8347
8348 Semantics:
8349 """"""""""
8350
8351 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8352 each element of a vector.
8353
8354 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8356
8357 Syntax:
8358 """""""
8359
8360 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8361 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8362 targets support all bit widths or vector types, however.
8363
8364 ::
8365
8366       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8367       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8368       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8369       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8370       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8371       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8372
8373 Overview:
8374 """""""""
8375
8376 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8377 leading zeros in a variable.
8378
8379 Arguments:
8380 """"""""""
8381
8382 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8383 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8384 type must match the first argument type.
8385
8386 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8387 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8388 defined result. Historically some architectures did not provide a
8389 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8390 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8391
8392 Semantics:
8393 """"""""""
8394
8395 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8396 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8397 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8398 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8399 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8400
8401 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8403
8404 Syntax:
8405 """""""
8406
8407 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8408 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8409 support all bit widths or vector types, however.
8410
8411 ::
8412
8413       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8414       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8415       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8416       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8417       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8418       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8419
8420 Overview:
8421 """""""""
8422
8423 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8424 trailing zeros.
8425
8426 Arguments:
8427 """"""""""
8428
8429 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8430 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8431 type must match the first argument type.
8432
8433 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8434 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8435 defined result. Historically some architectures did not provide a
8436 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8437 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8438
8439 Semantics:
8440 """"""""""
8441
8442 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8443 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8444 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8445 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8446 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8447
8448 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8449 -----------------------------------
8450
8451 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8452
8453 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8455
8456 Syntax:
8457 """""""
8458
8459 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8460 on any integer bit width.
8461
8462 ::
8463
8464       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8465       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8466       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8467
8468 Overview:
8469 """""""""
8470
8471 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8472 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8473 occurred during the signed summation.
8474
8475 Arguments:
8476 """"""""""
8477
8478 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8479 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8480 bit width. The second element of the result structure must be of type
8481 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8482 addition.
8483
8484 Semantics:
8485 """"""""""
8486
8487 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8488 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8489 first element of which is the signed summation, and the second element
8490 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8491 overflow.
8492
8493 Examples:
8494 """""""""
8495
8496 .. code-block:: llvm
8497
8498       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8499       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8500       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8501       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8502
8503 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8505
8506 Syntax:
8507 """""""
8508
8509 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8510 on any integer bit width.
8511
8512 ::
8513
8514       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8515       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8516       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8517
8518 Overview:
8519 """""""""
8520
8521 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8522 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8523 occurred during the unsigned summation.
8524
8525 Arguments:
8526 """"""""""
8527
8528 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8529 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8530 bit width. The second element of the result structure must be of type
8531 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8532 addition.
8533
8534 Semantics:
8535 """"""""""
8536
8537 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8538 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8539 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8540 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8541
8542 Examples:
8543 """""""""
8544
8545 .. code-block:: llvm
8546
8547       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8548       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8549       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8550       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8551
8552 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8554
8555 Syntax:
8556 """""""
8557
8558 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8559 on any integer bit width.
8560
8561 ::
8562
8563       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8564       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8565       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8566
8567 Overview:
8568 """""""""
8569
8570 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8571 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8572 overflow occurred during the signed subtraction.
8573
8574 Arguments:
8575 """"""""""
8576
8577 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8578 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8579 bit width. The second element of the result structure must be of type
8580 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8581 subtraction.
8582
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8585
8586 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8587 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8588 first element of which is the subtraction, and the second element of
8589 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8590 overflow.
8591
8592 Examples:
8593 """""""""
8594
8595 .. code-block:: llvm
8596
8597       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8598       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8599       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8600       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8601
8602 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8604
8605 Syntax:
8606 """""""
8607
8608 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8609 on any integer bit width.
8610
8611 ::
8612
8613       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8614       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8615       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8616
8617 Overview:
8618 """""""""
8619
8620 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8621 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8622 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8623
8624 Arguments:
8625 """"""""""
8626
8627 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8628 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8629 bit width. The second element of the result structure must be of type
8630 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8631 subtraction.
8632
8633 Semantics:
8634 """"""""""
8635
8636 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8637 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8638 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8639 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8640 overflow.
8641
8642 Examples:
8643 """""""""
8644
8645 .. code-block:: llvm
8646
8647       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8648       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8649       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8650       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8651
8652 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8654
8655 Syntax:
8656 """""""
8657
8658 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8659 on any integer bit width.
8660
8661 ::
8662
8663       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8664       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8665       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8666
8667 Overview:
8668 """""""""
8669
8670 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8671 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8672 overflow occurred during the signed multiplication.
8673
8674 Arguments:
8675 """"""""""
8676
8677 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8678 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8679 bit width. The second element of the result structure must be of type
8680 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8681 multiplication.
8682
8683 Semantics:
8684 """"""""""
8685
8686 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8687 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8688 the first element of which is the multiplication, and the second element
8689 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8690 overflow.
8691
8692 Examples:
8693 """""""""
8694
8695 .. code-block:: llvm
8696
8697       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8698       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8699       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8700       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8701
8702 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8704
8705 Syntax:
8706 """""""
8707
8708 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8709 on any integer bit width.
8710
8711 ::
8712
8713       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8714       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8715       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8716
8717 Overview:
8718 """""""""
8719
8720 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8721 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8722 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8723
8724 Arguments:
8725 """"""""""
8726
8727 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8728 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8729 bit width. The second element of the result structure must be of type
8730 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8731 multiplication.
8732
8733 Semantics:
8734 """"""""""
8735
8736 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8737 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8738 the first element of which is the multiplication, and the second
8739 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8740 resulted in an overflow.
8741
8742 Examples:
8743 """""""""
8744
8745 .. code-block:: llvm
8746
8747       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8748       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8749       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8750       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8751
8752 Specialised Arithmetic Intrinsics
8753 ---------------------------------
8754
8755 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8757
8758 Syntax:
8759 """""""
8760
8761 ::
8762
8763       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8764       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8765
8766 Overview:
8767 """""""""
8768
8769 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8770 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8771 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8772 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8773 and add instructions.
8774
8775 Arguments:
8776 """"""""""
8777
8778 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8779 multiplicands, a and b, and an addend c.
8780
8781 Semantics:
8782 """"""""""
8783
8784 The expression:
8785
8786 ::
8787
8788       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8789
8790 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8791 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8792 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8793 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8794 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8795 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8796
8797 Examples:
8798 """""""""
8799
8800 .. code-block:: llvm
8801
8802       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8803
8804 Half Precision Floating Point Intrinsics
8805 ----------------------------------------
8806
8807 For most target platforms, half precision floating point is a
8808 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8809 but does not support computation in the format.
8810
8811 This means that code must first load the half-precision floating point
8812 value as an i16, then convert it to float with
8813 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8814 then be performed on the float value (including extending to double
8815 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8816 if needed, then converted to i16 with
8817 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8818 i16 value.
8819
8820 .. _int_convert_to_fp16:
8821
8822 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8824
8825 Syntax:
8826 """""""
8827
8828 ::
8829
8830       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8831       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8832
8833 Overview:
8834 """""""""
8835
8836 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8837 conventional floating point type to half precision floating point format.
8838
8839 Arguments:
8840 """"""""""
8841
8842 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8843 converted.
8844
8845 Semantics:
8846 """"""""""
8847
8848 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8849 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8850 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8851
8852 Examples:
8853 """""""""
8854
8855 .. code-block:: llvm
8856
8857       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8858       store i16 %res, i16* @x, align 2
8859
8860 .. _int_convert_from_fp16:
8861
8862 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8864
8865 Syntax:
8866 """""""
8867
8868 ::
8869
8870       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8871       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8872
8873 Overview:
8874 """""""""
8875
8876 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8877 conversion from half precision floating point format to single precision
8878 floating point format.
8879
8880 Arguments:
8881 """"""""""
8882
8883 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8884 converted.
8885
8886 Semantics:
8887 """"""""""
8888
8889 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8890 conversion from half single precision floating point format to single
8891 precision floating point format. The input half-float value is
8892 represented by an ``i16`` value.
8893
8894 Examples:
8895 """""""""
8896
8897 .. code-block:: llvm
8898
8899       %a = load i16* @x, align 2
8900       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8901
8902 Debugger Intrinsics
8903 -------------------
8904
8905 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8906 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8907 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8908 document.
8909
8910 Exception Handling Intrinsics
8911 -----------------------------
8912
8913 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8914 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8915 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8916
8917 .. _int_trampoline:
8918
8919 Trampoline Intrinsics
8920 ---------------------
8921
8922 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8923 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8924 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8925 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8926 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8927 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8928 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8929 extension.
8930
8931 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8932 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8933 It can be created as follows:
8934
8935 .. code-block:: llvm
8936
8937       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8938       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8939       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8940       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8941       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8942
8943 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8944 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8945
8946 .. _int_it:
8947
8948 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8950
8951 Syntax:
8952 """""""
8953
8954 ::
8955
8956       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8957
8958 Overview:
8959 """""""""
8960
8961 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8962 turning it into a trampoline.
8963
8964 Arguments:
8965 """"""""""
8966
8967 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8968 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8969 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8970 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8971 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8972 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8973 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8974 bitcast to an ``i8*``.
8975
8976 Semantics:
8977 """"""""""
8978
8979 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8980 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8981 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8982 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8983 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8984 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8985 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8986 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8987 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8988 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8989 modified, then the effect of any later call to the returned function
8990 pointer is undefined.
8991
8992 .. _int_at:
8993
8994 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8996
8997 Syntax:
8998 """""""
8999
9000 ::
9001
9002       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9003
9004 Overview:
9005 """""""""
9006
9007 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9008 a trampoline (passed as ``tramp``).
9009
9010 Arguments:
9011 """"""""""
9012
9013 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9014 code filled in by a previous call to
9015 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9016
9017 Semantics:
9018 """"""""""
9019
9020 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9021 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9022 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9023 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9024 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9025
9026 Memory Use Markers
9027 ------------------
9028
9029 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9030 memory objects and ranges where variables are immutable.
9031
9032 .. _int_lifestart:
9033
9034 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9036
9037 Syntax:
9038 """""""
9039
9040 ::
9041
9042       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9043
9044 Overview:
9045 """""""""
9046
9047 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9048 object's lifetime.
9049
9050 Arguments:
9051 """"""""""
9052
9053 The first argument is a constant integer representing the size of the
9054 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9055 to the object.
9056
9057 Semantics:
9058 """"""""""
9059
9060 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9061 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9062 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9063 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9064
9065 .. _int_lifeend:
9066
9067 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9069
9070 Syntax:
9071 """""""
9072
9073 ::
9074
9075       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9076
9077 Overview:
9078 """""""""
9079
9080 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9081 object's lifetime.
9082
9083 Arguments:
9084 """"""""""
9085
9086 The first argument is a constant integer representing the size of the
9087 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9088 to the object.
9089
9090 Semantics:
9091 """"""""""
9092
9093 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9094 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9095 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9096 object following this intrinsic may be removed as dead.
9097
9098 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9100
9101 Syntax:
9102 """""""
9103
9104 ::
9105
9106       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9107
9108 Overview:
9109 """""""""
9110
9111 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9112 a memory object will not change.
9113
9114 Arguments:
9115 """"""""""
9116
9117 The first argument is a constant integer representing the size of the
9118 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9119 to the object.
9120
9121 Semantics:
9122 """"""""""
9123
9124 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9125 the return value, the referenced memory location is constant and
9126 unchanging.
9127
9128 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9130
9131 Syntax:
9132 """""""
9133
9134 ::
9135
9136       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9137
9138 Overview:
9139 """""""""
9140
9141 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9142 memory object are mutable.
9143
9144 Arguments:
9145 """"""""""
9146
9147 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9148 The second argument is a constant integer representing the size of the
9149 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9150 pointer to the object.
9151
9152 Semantics:
9153 """"""""""
9154
9155 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9156
9157 General Intrinsics
9158 ------------------
9159
9160 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9161 purpose.
9162
9163 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9165
9166 Syntax:
9167 """""""
9168
9169 ::
9170
9171       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9172
9173 Overview:
9174 """""""""
9175
9176 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9177
9178 Arguments:
9179 """"""""""
9180
9181 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9182 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9183 source file name, and the last argument is the line number.
9184
9185 Semantics:
9186 """"""""""
9187
9188 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9189 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9190 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9191 ignored by code generation and optimization.
9192
9193 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9195
9196 Syntax:
9197 """""""
9198
9199 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9200 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9201 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9202 '``0``'.
9203
9204 ::
9205
9206       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9207       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9208       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9209       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9210       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9211
9212 Overview:
9213 """""""""
9214
9215 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9216
9217 Arguments:
9218 """"""""""
9219
9220 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9221 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9222 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9223 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9224
9225 Semantics:
9226 """"""""""
9227
9228 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9229 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9230 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9231 generation and optimization.
9232
9233 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9235
9236 Syntax:
9237 """""""
9238
9239 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9240 any integer bit width.
9241
9242 ::
9243
9244       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9245       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9246       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9247       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9248       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9249
9250 Overview:
9251 """""""""
9252
9253 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9254
9255 Arguments:
9256 """"""""""
9257
9258 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9259 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9260 global string which is the source file name, and the last argument is
9261 the line number. It returns the value of the first argument.
9262
9263 Semantics:
9264 """"""""""
9265
9266 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9267 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9268 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9269 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9270
9271 '``llvm.trap``' Intrinsic
9272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9273
9274 Syntax:
9275 """""""
9276
9277 ::
9278
9279       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9280
9281 Overview:
9282 """""""""
9283
9284 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9285
9286 Arguments:
9287 """"""""""
9288
9289 None.
9290
9291 Semantics:
9292 """"""""""
9293
9294 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9295 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9296 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9297
9298 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9300
9301 Syntax:
9302 """""""
9303
9304 ::
9305
9306       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9307
9308 Overview:
9309 """""""""
9310
9311 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9312
9313 Arguments:
9314 """"""""""
9315
9316 None.
9317
9318 Semantics:
9319 """"""""""
9320
9321 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9322 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9323 debugger.
9324
9325 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9327
9328 Syntax:
9329 """""""
9330
9331 ::
9332
9333       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9334
9335 Overview:
9336 """""""""
9337
9338 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9339 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9340 is placed on the stack before local variables.
9341
9342 Arguments:
9343 """"""""""
9344
9345 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9346 The first argument is the value loaded from the stack guard
9347 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9348 enough space to hold the value of the guard.
9349
9350 Semantics:
9351 """"""""""
9352
9353 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9354 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9355 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9356 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9357 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9358 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9359 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9360
9361 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9363
9364 Syntax:
9365 """""""
9366
9367 ::
9368
9369       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9370
9371 Overview:
9372 """""""""
9373
9374 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9375 created stack protector and if they are not equal calls the
9376 ``__stack_chk_fail()`` function.
9377
9378 Arguments:
9379 """"""""""
9380
9381 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9382 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9383
9384 Semantics:
9385 """"""""""
9386
9387 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9388 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9389 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9390
9391 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9392 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9393 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9394 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9395 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9396 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9397 codegen after the tail call decision has occurred.
9398
9399 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9401
9402 Syntax:
9403 """""""
9404
9405 ::
9406
9407       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9408       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9409
9410 Overview:
9411 """""""""
9412
9413 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9414 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9415 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9416 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9417 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9418 other object.
9419
9420 Arguments:
9421 """"""""""
9422
9423 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9424 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9425 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9426 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9427 only accepts constants.
9428
9429 Semantics:
9430 """"""""""
9431
9432 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9433 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9434 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9435 on the ``min`` argument).
9436
9437 '``llvm.expect``' Intrinsic
9438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9439
9440 Syntax:
9441 """""""
9442
9443 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9444 integer bit width.
9445
9446 ::
9447
9448       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9449       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9450       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9451
9452 Overview:
9453 """""""""
9454
9455 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9456 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9457
9458 Arguments:
9459 """"""""""
9460
9461 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9462 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9463 constant value, variables are not allowed.
9464
9465 Semantics:
9466 """"""""""
9467
9468 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9469
9470 '``llvm.assume``' Intrinsic
9471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9472
9473 Syntax:
9474 """""""
9475
9476 ::
9477
9478       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9479
9480 Overview:
9481 """""""""
9482
9483 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9484 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9485 of the code.
9486
9487 Arguments:
9488 """"""""""
9489
9490 The condition which the optimizer may assume is always true.
9491
9492 Semantics:
9493 """"""""""
9494
9495 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9496 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9497 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9498 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9499 violated during execution, the behavior is undefined.
9500
9501 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9502 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9503 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9504 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9505 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9506 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9507 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9508 optimizer.
9509
9510 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9512
9513 Syntax:
9514 """""""
9515
9516 ::
9517
9518       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9519
9520 Overview:
9521 """""""""
9522
9523 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9524 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9525
9526 Arguments:
9527 """"""""""
9528
9529 None.
9530
9531 Semantics:
9532 """"""""""
9533
9534 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9535 by codegen.
9536
9537 Stack Map Intrinsics
9538 --------------------
9539
9540 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9541 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9542 are described in :doc:`StackMaps`.