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