ceec1bd5476d69fbca9c714fa832fe2f651ea1c9
[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 .. _namedtypes:
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 Structure Types
468 ---------------
469
470 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
471 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
472 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
473 to forward declare a type which is not yet available.
474
475 An example of a identified structure specification is:
476
477 .. code-block:: llvm
478
479     %mytype = type { %mytype*, i32 }
480
481 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
482 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
483
484 .. _globalvars:
485
486 Global Variables
487 ----------------
488
489 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
490 instead of run-time.
491
492 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
493 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
494
495 Global variables in other translation units can also be declared, in which
496 case they don't have an initializer.
497
498 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
499 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
500 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
501 TLS model may be specified:
502
503 ``localdynamic``
504     For variables that are only used within the current shared library.
505 ``initialexec``
506     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
507 ``localexec``
508     For variables defined in the executable and only used within it.
509
510 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
511 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
512 more information on under which circumstances the different models may
513 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
514 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
515
516 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
517 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
518 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
519 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
520 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
521 variable.
522
523 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
524 constant, even if the final definition of the global is not. This
525 capability can be used to enable slightly better optimization of the
526 program, but requires the language definition to guarantee that
527 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
528 units that do not include the definition.
529
530 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
531 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
532 always define a pointer to their "content" type because they describe a
533 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
534 pointers.
535
536 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
537 that the address is not significant, only the content. Constants marked
538 like this can be merged with other constants if they have the same
539 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
540 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
541 whose address is significant.
542
543 A global variable may be declared to reside in a target-specific
544 numbered address space. For targets that support them, address spaces
545 may affect how optimizations are performed and/or what target
546 instructions are used to access the variable. The default address space
547 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
548
549 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
550 target supports it, it will emit globals to the section specified.
551
552 By default, global initializers are optimized by assuming that global
553 variables defined within the module are not modified from their
554 initial values before the start of the global initializer.  This is
555 true even for variables potentially accessible from outside the
556 module, including those with external linkage or appearing in
557 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
558 by marking the variable with ``externally_initialized``.
559
560 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
561 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
562 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
563 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
564 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
565 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
566 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
567 assume that the globals are densely packed in their section and try to
568 iterate over them as an array, alignment padding would break this
569 iteration.
570
571 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
572
573 Syntax::
574
575     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
576                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
577                          <global | constant> <Type>
578                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
579
580 For example, the following defines a global in a numbered address space
581 with an initializer, section, and alignment:
582
583 .. code-block:: llvm
584
585     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
586
587 The following example just declares a global variable
588
589 .. code-block:: llvm
590
591    @G = external global i32
592
593 The following example defines a thread-local global with the
594 ``initialexec`` TLS model:
595
596 .. code-block:: llvm
597
598     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
599
600 .. _functionstructure:
601
602 Functions
603 ---------
604
605 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
606 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
607 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
608 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
609 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
610 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
611 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
612 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
613 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
614 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
615 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
616
617 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
618 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
619 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
620 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
621 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
622 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
623 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
624 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
625
626 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
627 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
628 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
629 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
630 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
631 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
632 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
633 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
634 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
635
636 The first basic block in a function is special in two ways: it is
637 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
638 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
639 the entry block of a function). Because the block can have no
640 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
641
642 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
643 target supports it, it will emit functions to the section specified.
644
645 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
646 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
647 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
648 is specified, the function is forced to have at least that much
649 alignment. All alignments must be a power of 2.
650
651 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
652 be significant and two identical functions can be merged.
653
654 Syntax::
655
656     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
657            [cconv] [ret attrs]
658            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
659            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
660            [gc] [prefix Constant] { ... }
661
662 .. _langref_aliases:
663
664 Aliases
665 -------
666
667 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
668 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
669 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
670 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
671 <dllstorageclass>`.
672
673 Syntax::
674
675     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
676
677 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
678 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
679 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
680 alias.
681
682 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
683 the aliasee.
684
685 The aliasee must be a definition.
686
687 Aliases are not allowed to point to aliases with linkages that can be
688 overridden. Since they are only a second name, the possibility of the
689 intermediate alias being overridden cannot be represented in an object file.
690
691 .. _namedmetadatastructure:
692
693 Named Metadata
694 --------------
695
696 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
697 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
698 operands for a named metadata.
699
700 Syntax::
701
702     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
703     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
704     !1 = metadata !{metadata !"one"}
705     !2 = metadata !{metadata !"two"}
706     ; A named metadata.
707     !name = !{!0, !1, !2}
708
709 .. _paramattrs:
710
711 Parameter Attributes
712 --------------------
713
714 The return type and each parameter of a function type may have a set of
715 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
716 used to communicate additional information about the result or
717 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
718 of the function, not of the function type, so functions with different
719 parameter attributes can have the same function type.
720
721 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
722 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
723 For example:
724
725 .. code-block:: llvm
726
727     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
728     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
729     declare signext i8 @returns_signed_char()
730
731 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
732 ``readonly``) come immediately after the argument list.
733
734 Currently, only the following parameter attributes are defined:
735
736 ``zeroext``
737     This indicates to the code generator that the parameter or return
738     value should be zero-extended to the extent required by the target's
739     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
740     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
741 ``signext``
742     This indicates to the code generator that the parameter or return
743     value should be sign-extended to the extent required by the target's
744     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
745     the callee (for a return value).
746 ``inreg``
747     This indicates that this parameter or return value should be treated
748     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
749     a function call or return (usually, by putting it in a register as
750     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
751     two different kinds of registers). Use of this attribute is
752     target-specific.
753 ``byval``
754     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
755     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
756     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
757     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
758     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
759     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
760     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
761     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
762     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
763     values.
764
765     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
766     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
767     form and the known alignment of the pointer specified to the call
768     site. If the alignment is not specified, then the code generator
769     makes a target-specific assumption.
770
771 .. _attr_inalloca:
772
773 ``inalloca``
774
775     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
776     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
777     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
778     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
779     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
780     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
781
782     An argument allocation may be used by a call at most once because
783     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
784     used in conjunction with other attributes that affect argument
785     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
786     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
787     large aggregate return values, which means that frontend authors
788     must lower them with ``sret`` pointers.
789
790     When the call site is reached, the argument allocation must have
791     been the most recent stack allocation that is still live, or the
792     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
793     space after an argument allocation and before its call site, but it
794     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
795     <int_stackrestore>`.
796
797     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
798     attribute.
799
800 ``sret``
801     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
802     structure that is the return value of the function in the source
803     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
804     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
805     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
806     the first parameter. This is not a valid attribute for return
807     values.
808
809 .. _noalias:
810
811 ``noalias``
812     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
813     the argument or return value do not alias pointer values which are
814     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
815     call to the parent function, dependencies between memory references
816     from before or after the call and from those during the call are
817     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
818     value used in that call. The caller shares the responsibility with
819     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
820     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
821     analysis <Must, May, or No>`.
822
823     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
824     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
825     though it is slightly weaker.
826
827     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
828     while LLVM's ``noalias`` is.
829 ``nocapture``
830     This indicates that the callee does not make any copies of the
831     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
832     attribute for return values.
833
834 .. _nest:
835
836 ``nest``
837     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
838     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
839     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
840
841 ``returned``
842     This indicates that the function always returns the argument as its return
843     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
844     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
845     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
846     the callee. The parameter and the function return type must be valid
847     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
848     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
849
850 ``nonnull``
851     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
852     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
853     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
854     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
855     is non-null.
856
857 .. _gc:
858
859 Garbage Collector Names
860 -----------------------
861
862 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
863 string:
864
865 .. code-block:: llvm
866
867     define void @f() gc "name" { ... }
868
869 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
870 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
871 support the named garbage collection algorithm.
872
873 .. _prefixdata:
874
875 Prefix Data
876 -----------
877
878 Prefix data is data associated with a function which the code generator
879 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
880 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
881 specific functions and make it available through the function pointer while
882 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
883 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
884 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
885 of the prefix data.
886
887 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
888 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
889 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
890 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
891 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
892 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
893 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
894 makes the format of the prefix data highly target dependent.
895
896 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
897 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
898 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
899 of the prefix data.
900
901 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
902 which encodes the ``nop`` instruction:
903
904 .. code-block:: llvm
905
906     define void @f() prefix i8 144 { ... }
907
908 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
909 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
910 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
911
912 .. code-block:: llvm
913
914     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
915
916     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
917
918 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
919 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
920 optimizers but will not be emitted in the object file.
921
922 .. _attrgrp:
923
924 Attribute Groups
925 ----------------
926
927 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
928 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
929 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
930 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
931 group will capture the important command line flags used to build that file.
932
933 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
934 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
935 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
936 different groups are merged.
937
938 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
939 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
940
941 .. code-block:: llvm
942
943    ; Target-independent attributes:
944    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
945
946    ; Target-dependent attributes:
947    attributes #1 = { "no-sse" }
948
949    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
950    define void @f() #0 #1 { ... }
951
952 .. _fnattrs:
953
954 Function Attributes
955 -------------------
956
957 Function attributes are set to communicate additional information about
958 a function. Function attributes are considered to be part of the
959 function, not of the function type, so functions with different function
960 attributes can have the same function type.
961
962 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
963 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
964 example:
965
966 .. code-block:: llvm
967
968     define void @f() noinline { ... }
969     define void @f() alwaysinline { ... }
970     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
971     define void @f() optsize { ... }
972
973 ``alignstack(<n>)``
974     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
975     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
976     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
977     parentheses.
978 ``alwaysinline``
979     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
980     this function into callers whenever possible, ignoring any active
981     inlining size threshold for this caller.
982 ``builtin``
983     This indicates that the callee function at a call site should be
984     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
985     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
986     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
987     attribute.
988 ``cold``
989     This attribute indicates that this function is rarely called. When
990     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
991     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
992     weight.
993 ``inlinehint``
994     This attribute indicates that the source code contained a hint that
995     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
996     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
997     inliner.
998 ``minsize``
999     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1000     passes make choices that keep the code size of this function as small
1001     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1002     performance in order to minimize the size of the generated code.
1003 ``naked``
1004     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1005     function. This can have very system-specific consequences.
1006 ``nobuiltin``
1007     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1008     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1009     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1010     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1011     and on function declarations and definitions.
1012 ``noduplicate``
1013     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1014     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1015     within its parent function, but may not be duplicated within
1016     its parent function.
1017
1018     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1019     be an inlining candidate, provided that the call is not
1020     duplicated by inlining. That implies that the function has
1021     internal linkage and only has one call site, so the original
1022     call is dead after inlining.
1023 ``noimplicitfloat``
1024     This attributes disables implicit floating point instructions.
1025 ``noinline``
1026     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1027     function in any situation. This attribute may not be used together
1028     with the ``alwaysinline`` attribute.
1029 ``nonlazybind``
1030     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1031     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1032     startup time if the function is not called during program startup.
1033 ``noredzone``
1034     This attribute indicates that the code generator should not use a
1035     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1036 ``noreturn``
1037     This function attribute indicates that the function never returns
1038     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1039     function ever does dynamically return.
1040 ``nounwind``
1041     This function attribute indicates that the function never returns
1042     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1043     unwind, its runtime behavior is undefined.
1044 ``optnone``
1045     This function attribute indicates that the function is not optimized
1046     by any optimization or code generator passes with the
1047     exception of interprocedural optimization passes.
1048     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1049     attribute; this attribute is also incompatible
1050     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1051
1052     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1053     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1054     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1055     candidates for inlining into the body of this function.
1056 ``optsize``
1057     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1058     passes make choices that keep the code size of this function low,
1059     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1060     long as they do not significantly impact runtime performance.
1061 ``readnone``
1062     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1063     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1064     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1065     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1066     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1067     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1068     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1069     the ``C++`` exception throwing methods.
1070
1071     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1072     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1073     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1074 ``readonly``
1075     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1076     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1077     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1078     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1079     state that may be set in the caller. A readonly function always
1080     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1081     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1082     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1083     methods.
1084
1085     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1086     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1087     the pointer points to.
1088 ``returns_twice``
1089     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1090     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1091     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1092     functions.
1093 ``sanitize_address``
1094     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1095     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1096 ``sanitize_memory``
1097     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1098     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1099 ``sanitize_thread``
1100     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1101     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1102 ``ssp``
1103     This attribute indicates that the function should emit a stack
1104     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1105     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1106     return from the function to see if it has been overwritten. A
1107     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1108     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1109
1110     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1111     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1112     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1113       ``ssp-buffer-size``.
1114
1115     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1116     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1117
1118     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1119     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1120     function will have an ``ssp`` attribute.
1121 ``sspreq``
1122     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1123     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1124     attribute.
1125
1126     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1127     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1128     The specific layout rules are:
1129
1130     #. Large arrays and structures containing large arrays
1131        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1132     #. Small arrays and structures containing small arrays
1133        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1134     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1135        protector.
1136
1137     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1138     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1139     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1140     an ``sspreq`` attribute.
1141 ``sspstrong``
1142     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1143     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1144     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1145     will enable protectors for functions with:
1146
1147     - Arrays of any size and type
1148     - Aggregates containing an array of any size and type.
1149     - Calls to alloca().
1150     - Local variables that have had their address taken.
1151
1152     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1153     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1154     The specific layout rules are:
1155
1156     #. Large arrays and structures containing large arrays
1157        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1158     #. Small arrays and structures containing small arrays
1159        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1160     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1161        protector.
1162
1163     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1164
1165     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1166     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1167     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1168 ``uwtable``
1169     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1170     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1171     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1172     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1173     units.
1174
1175 .. _moduleasm:
1176
1177 Module-Level Inline Assembly
1178 ----------------------------
1179
1180 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1181 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1182 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1183 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1184
1185 .. code-block:: llvm
1186
1187     module asm "inline asm code goes here"
1188     module asm "more can go here"
1189
1190 The strings can contain any character by escaping non-printable
1191 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1192 two digit hex code for the number.
1193
1194 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1195 assembly code is generated.
1196
1197 .. _langref_datalayout:
1198
1199 Data Layout
1200 -----------
1201
1202 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1203 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1204 simply:
1205
1206 .. code-block:: llvm
1207
1208     target datalayout = "layout specification"
1209
1210 The *layout specification* consists of a list of specifications
1211 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1212 with a letter and may include other information after the letter to
1213 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1214 as follows:
1215
1216 ``E``
1217     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1218     the bits with the most significance have the lowest address
1219     location.
1220 ``e``
1221     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1222     is, the bits with the least significance have the lowest address
1223     location.
1224 ``S<size>``
1225     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1226     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1227     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1228     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1229     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1230     alignment promotions.
1231 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1232     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1233     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1234     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1235     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1236     in the range [1,2^23).
1237 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1238     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1239     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1240 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1241     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1242     ``<size>``.
1243 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1244     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1245     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1246     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1247     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1248     targets.
1249 ``a:<abi>:<pref>``
1250     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1251 ``m:<mangling>``
1252     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1253     options are
1254
1255     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1256     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1257     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1258       symbols get a ``_`` prefix.
1259     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1260       functions also get a suffix based on the frame size.
1261 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1262     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1263     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1264     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1265     this set are considered to support most general arithmetic operations
1266     efficiently.
1267
1268 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1269 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1270 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1271
1272 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1273 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1274 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1275 specifications are given in this list:
1276
1277 -  ``E`` - big endian
1278 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1279 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1280    same as the default address space.
1281 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1282 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1283 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1284 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1285 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1286 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1287    alignment of 64-bits
1288 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1289 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1290 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1291 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1292 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1293 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1294 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1295
1296 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1297 following rules:
1298
1299 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1300    that specification is used.
1301 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1302    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1303    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1304    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1305    given the default specifications above, the i7 type will use the
1306    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1307    alignment of i64 (largest specified).
1308 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1309    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1310    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1311    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1312
1313 The function of the data layout string may not be what you expect.
1314 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1315 the code generator should use.
1316
1317 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1318 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1319 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1320 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1321 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1322 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1323 that require precise layout information, but this also prevents those
1324 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1325
1326 .. _langref_triple:
1327
1328 Target Triple
1329 -------------
1330
1331 A module may specify a target triple string that describes the target
1332 host. The syntax for the target triple is simply:
1333
1334 .. code-block:: llvm
1335
1336     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1337
1338 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1339 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1340
1341 ::
1342
1343     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1344     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1345
1346 This information is passed along to the backend so that it generates
1347 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1348 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1349
1350 .. _pointeraliasing:
1351
1352 Pointer Aliasing Rules
1353 ----------------------
1354
1355 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1356 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1357 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1358 to the following rules:
1359
1360 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1361    value it is *based* on.
1362 -  An address of a global variable is associated with the address range
1363    of the variable's storage.
1364 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1365    address range of the allocated storage.
1366 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1367    address.
1368 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1369    a function not defined within LLVM may be associated with address
1370    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1371    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1372    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1373
1374 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1375 following rules:
1376
1377 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1378    on the first operand of the ``getelementptr``.
1379 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1380    ``bitcast``.
1381 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1382    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1383    the pointer's value.
1384 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1385
1386 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1387 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1388
1389 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1390 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1391 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1392 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1393 alignment of the store.
1394
1395 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1396 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1397 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1398 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1399 alias analysis.
1400
1401 .. _volatile:
1402
1403 Volatile Memory Accesses
1404 ------------------------
1405
1406 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1407 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1408 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1409 volatile operations or change their order of execution relative to other
1410 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1411 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1412 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1413
1414 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1415 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1416 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1417 target-legal volatile load/store instructions.
1418
1419 .. admonition:: Rationale
1420
1421  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1422  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1423  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1424  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1425  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1426  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1427  do not violate the frontend's contract with the language.
1428
1429 .. _memmodel:
1430
1431 Memory Model for Concurrent Operations
1432 --------------------------------------
1433
1434 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1435 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1436 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1437 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1438
1439 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1440
1441 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1442 that
1443
1444 -  Is a superset of single-thread program order, and
1445 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1446    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1447    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1448    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1449    Constraints <ordering>`).
1450
1451 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1452 between a thread and signals executing inside that thread.
1453
1454 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1455 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1456 (defined) write operations (store instructions, atomic
1457 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1458 section, initialized globals are considered to have a write of the
1459 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1460 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1461 may see any write to the same byte, except:
1462
1463 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1464    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1465    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1466 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1467    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1468
1469 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1470
1471 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1472    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1473    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1474    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1475    synchronization.)
1476 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1477    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1478 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1479    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1480 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1481    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1482    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1483    constraints on how the choice is made.
1484 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1485
1486 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1487 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1488 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1489 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1490 than one instruction to read the series of bytes.
1491
1492 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1493 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1494 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1495 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1496 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1497 from an address, introducing a store can change a load that may see
1498 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1499
1500 .. _ordering:
1501
1502 Atomic Memory Ordering Constraints
1503 ----------------------------------
1504
1505 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1506 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1507 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1508 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1509 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1510 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1511 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1512 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1513 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1514 differently since they don't take an address. See that instruction's
1515 documentation for details.
1516
1517 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1518 :doc:`Atomics`.
1519
1520 ``unordered``
1521     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1522     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1523     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1524     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1525     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1526     to make them atomic in any interesting way.
1527 ``monotonic``
1528     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1529     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1530     address. All modification orders must be compatible with the
1531     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1532     orders can be combined to a global total order for the whole program
1533     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1534     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1535     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1536     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1537     happens before another atomic read of the same address, the later
1538     read must see the same value or a later value in the address's
1539     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1540     stronger) operations on the same address. If an address is written
1541     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1542     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1543     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1544     ``memory_order_relaxed``.
1545 ``acquire``
1546     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1547     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1548     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1549 ``release``
1550     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1551     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1552     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1553     complete description; see the C++0x definition of a release
1554     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1555     ``memory_order_release``.
1556 ``acq_rel`` (acquire+release)
1557     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1558     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1559 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1560     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1561     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1562     writes), there is a global total order on all
1563     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1564     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1565     modification orders of all the affected addresses. Each
1566     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1567     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1568     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1569
1570 .. _singlethread:
1571
1572 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1573 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1574 other operations running in the same thread (for example, in signal
1575 handlers).
1576
1577 .. _fastmath:
1578
1579 Fast-Math Flags
1580 ---------------
1581
1582 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1583 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1584 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1585 otherwise unsafe floating point operations
1586
1587 ``nnan``
1588    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1589    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1590    NaNs, but the value of the result is undefined.
1591
1592 ``ninf``
1593    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1594    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1595    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1596
1597 ``nsz``
1598    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1599    argument or result as insignificant.
1600
1601 ``arcp``
1602    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1603    argument rather than perform division.
1604
1605 ``fast``
1606    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1607    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1608    flag implies all the others.
1609
1610 .. _typesystem:
1611
1612 Type System
1613 ===========
1614
1615 The LLVM type system is one of the most important features of the
1616 intermediate representation. Being typed enables a number of
1617 optimizations to be performed on the intermediate representation
1618 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1619 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1620 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1621 not feasible to perform on normal three address code representations.
1622
1623 .. _t_void:
1624
1625 Void Type
1626 ---------
1627
1628 :Overview:
1629
1630
1631 The void type does not represent any value and has no size.
1632
1633 :Syntax:
1634
1635
1636 ::
1637
1638       void
1639
1640
1641 .. _t_function:
1642
1643 Function Type
1644 -------------
1645
1646 :Overview:
1647
1648
1649 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1650 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1651 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1652 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1653
1654 :Syntax:
1655
1656 ::
1657
1658       <returntype> (<parameter list>)
1659
1660 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1661 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1662 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1663 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1664 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1665 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1666
1667 :Examples:
1668
1669 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1671 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1673 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``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. |
1675 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1677 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1678
1679 .. _t_firstclass:
1680
1681 First Class Types
1682 -----------------
1683
1684 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1685 Values of these types are the only ones which can be produced by
1686 instructions.
1687
1688 .. _t_single_value:
1689
1690 Single Value Types
1691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1692
1693 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1694
1695 .. _t_integer:
1696
1697 Integer Type
1698 """"""""""""
1699
1700 :Overview:
1701
1702 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1703 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1704 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1705
1706 :Syntax:
1707
1708 ::
1709
1710       iN
1711
1712 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1713 value.
1714
1715 Examples:
1716 *********
1717
1718 +----------------+------------------------------------------------+
1719 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1720 +----------------+------------------------------------------------+
1721 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1722 +----------------+------------------------------------------------+
1723 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1724 +----------------+------------------------------------------------+
1725
1726 .. _t_floating:
1727
1728 Floating Point Types
1729 """"""""""""""""""""
1730
1731 .. list-table::
1732    :header-rows: 1
1733
1734    * - Type
1735      - Description
1736
1737    * - ``half``
1738      - 16-bit floating point value
1739
1740    * - ``float``
1741      - 32-bit floating point value
1742
1743    * - ``double``
1744      - 64-bit floating point value
1745
1746    * - ``fp128``
1747      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1748
1749    * - ``x86_fp80``
1750      -  80-bit floating point value (X87)
1751
1752    * - ``ppc_fp128``
1753      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1754
1755 X86_mmx Type
1756 """"""""""""
1757
1758 :Overview:
1759
1760 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1761 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1762 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1763 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1764 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1765 of this type.
1766
1767 :Syntax:
1768
1769 ::
1770
1771       x86_mmx
1772
1773
1774 .. _t_pointer:
1775
1776 Pointer Type
1777 """"""""""""
1778
1779 :Overview:
1780
1781 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1782 commonly used to reference objects in memory.
1783
1784 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1785 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1786 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1787 are target-specific.
1788
1789 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1790 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1791
1792 :Syntax:
1793
1794 ::
1795
1796       <type> *
1797
1798 :Examples:
1799
1800 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1801 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1802 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1803 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1804 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1805 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1806 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1807
1808 .. _t_vector:
1809
1810 Vector Type
1811 """""""""""
1812
1813 :Overview:
1814
1815 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1816 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1817 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1818 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1819 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1820
1821 :Syntax:
1822
1823 ::
1824
1825       < <# elements> x <elementtype> >
1826
1827 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1828 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1829 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1830
1831 :Examples:
1832
1833 +-------------------+--------------------------------------------------+
1834 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1835 +-------------------+--------------------------------------------------+
1836 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1837 +-------------------+--------------------------------------------------+
1838 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1839 +-------------------+--------------------------------------------------+
1840 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1841 +-------------------+--------------------------------------------------+
1842
1843 .. _t_label:
1844
1845 Label Type
1846 ^^^^^^^^^^
1847
1848 :Overview:
1849
1850 The label type represents code labels.
1851
1852 :Syntax:
1853
1854 ::
1855
1856       label
1857
1858 .. _t_metadata:
1859
1860 Metadata Type
1861 ^^^^^^^^^^^^^
1862
1863 :Overview:
1864
1865 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1866 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1867
1868 :Syntax:
1869
1870 ::
1871
1872       metadata
1873
1874 .. _t_aggregate:
1875
1876 Aggregate Types
1877 ^^^^^^^^^^^^^^^
1878
1879 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1880 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1881 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1882 aggregate types.
1883
1884 .. _t_array:
1885
1886 Array Type
1887 """"""""""
1888
1889 :Overview:
1890
1891 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1892 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1893 elements) and an underlying data type.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899       [<# elements> x <elementtype>]
1900
1901 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1902 be any type with a size.
1903
1904 :Examples:
1905
1906 +------------------+--------------------------------------+
1907 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1908 +------------------+--------------------------------------+
1909 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1910 +------------------+--------------------------------------+
1911 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1912 +------------------+--------------------------------------+
1913
1914 Here are some examples of multidimensional arrays:
1915
1916 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1917 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1918 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1919 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1920 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1921 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1922 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1923
1924 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1925 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1926 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1927 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1928 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1929 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1930 example.
1931
1932 .. _t_struct:
1933
1934 Structure Type
1935 """"""""""""""
1936
1937 :Overview:
1938
1939 The structure type is used to represent a collection of data members
1940 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1941 a size.
1942
1943 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1944 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1945 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1946 '``insertvalue``' instructions.
1947
1948 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1949 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1950 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1951 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1952 required to match what the underlying code generator expects.
1953
1954 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1955 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1956 identified types are always defined at the top level with a name.
1957 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1958 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1959 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1960
1961 :Syntax:
1962
1963 ::
1964
1965       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1966       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1967
1968 :Examples:
1969
1970 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1971 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1972 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1973 | ``{ 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``.  |
1974 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1975 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1976 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1977
1978 .. _t_opaque:
1979
1980 Opaque Structure Types
1981 """"""""""""""""""""""
1982
1983 :Overview:
1984
1985 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1986 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1987 notion of a forward declared structure.
1988
1989 :Syntax:
1990
1991 ::
1992
1993       %X = type opaque
1994       %52 = type opaque
1995
1996 :Examples:
1997
1998 +--------------+-------------------+
1999 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2000 +--------------+-------------------+
2001
2002 .. _constants:
2003
2004 Constants
2005 =========
2006
2007 LLVM has several different basic types of constants. This section
2008 describes them all and their syntax.
2009
2010 Simple Constants
2011 ----------------
2012
2013 **Boolean constants**
2014     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2015     of the ``i1`` type.
2016 **Integer constants**
2017     Standard integers (such as '4') are constants of the
2018     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2019     integer types.
2020 **Floating point constants**
2021     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2022     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2023     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2024     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2025     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2026     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2027     point <t_floating>` type.
2028 **Null pointer constants**
2029     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2030     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2031
2032 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2033 floating point constants. For example, the form
2034 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2035 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2036 constants are required (and the only time that they are generated by the
2037 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2038 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2039 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2040 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2041 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2042
2043 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2044 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2045 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2046 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2047 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2048 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2049 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2050 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2051 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2052 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2053 will only work if they match the long double format on your target.
2054 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2055 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2056 (sign bit at the left).
2057
2058 There are no constants of type x86_mmx.
2059
2060 .. _complexconstants:
2061
2062 Complex Constants
2063 -----------------
2064
2065 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2066 constants and smaller complex constants.
2067
2068 **Structure constants**
2069     Structure constants are represented with notation similar to
2070     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2071     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2072     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2073     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2074     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2075     must match those specified by the type.
2076 **Array constants**
2077     Array constants are represented with notation similar to array type
2078     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2079     square brackets (``[]``)). For example:
2080     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2081     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2082     match those specified by the type.
2083 **Vector constants**
2084     Vector constants are represented with notation similar to vector
2085     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2086     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2087     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2088     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2089     elements must match those specified by the type.
2090 **Zero initialization**
2091     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2092     value to zero of *any* type, including scalar and
2093     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2094     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2095     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2096 **Metadata node**
2097     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2098     type <t_metadata>`. For example:
2099     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2100     constants that are meant to be interpreted as part of the
2101     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2102     information such as debug info.
2103
2104 Global Variable and Function Addresses
2105 --------------------------------------
2106
2107 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2108 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2109 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2110 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2111 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2112 file:
2113
2114 .. code-block:: llvm
2115
2116     @X = global i32 17
2117     @Y = global i32 42
2118     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2119
2120 .. _undefvalues:
2121
2122 Undefined Values
2123 ----------------
2124
2125 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2126 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2127 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2128 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2129
2130 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2131 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2132 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2133 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2134
2135 .. code-block:: llvm
2136
2137       %A = add %X, undef
2138       %B = sub %X, undef
2139       %C = xor %X, undef
2140     Safe:
2141       %A = undef
2142       %B = undef
2143       %C = undef
2144
2145 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2146 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2147
2148 .. code-block:: llvm
2149
2150       %A = or %X, undef
2151       %B = and %X, undef
2152     Safe:
2153       %A = -1
2154       %B = 0
2155     Unsafe:
2156       %A = undef
2157       %B = undef
2158
2159 These logical operations have bits that are not always affected by the
2160 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2161 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2162 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2163 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2164 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2165 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2166 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2167 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2168
2169 .. code-block:: llvm
2170
2171       %A = select undef, %X, %Y
2172       %B = select undef, 42, %Y
2173       %C = select %X, %Y, undef
2174     Safe:
2175       %A = %X     (or %Y)
2176       %B = 42     (or %Y)
2177       %C = %Y
2178     Unsafe:
2179       %A = undef
2180       %B = undef
2181       %C = undef
2182
2183 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2184 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2185 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2186 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2187 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2188 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2189 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2190
2191 .. code-block:: llvm
2192
2193       %A = xor undef, undef
2194
2195       %B = undef
2196       %C = xor %B, %B
2197
2198       %D = undef
2199       %E = icmp lt %D, 4
2200       %F = icmp gte %D, 4
2201
2202     Safe:
2203       %A = undef
2204       %B = undef
2205       %C = undef
2206       %D = undef
2207       %E = undef
2208       %F = undef
2209
2210 This example points out that two '``undef``' operands are not
2211 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2212 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2213 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2214 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2215 its value over its "live range". This is true because the variable
2216 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2217 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2218 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2219 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2220 uses with" concept would not hold.
2221
2222 .. code-block:: llvm
2223
2224       %A = fdiv undef, %X
2225       %B = fdiv %X, undef
2226     Safe:
2227       %A = undef
2228     b: unreachable
2229
2230 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2231 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2232 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2233 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2234 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2235 However, in the second example, we can make a more aggressive
2236 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2237 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2238 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2239 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2240 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2241 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2242
2243 .. code-block:: llvm
2244
2245     a:  store undef -> %X
2246     b:  store %X -> undef
2247     Safe:
2248     a: <deleted>
2249     b: unreachable
2250
2251 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2252 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2253 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2254 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2255 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2256
2257 .. _poisonvalues:
2258
2259 Poison Values
2260 -------------
2261
2262 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2263 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2264 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2265 which results in undefined behavior.
2266
2267 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2268 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2269 the ``nsw`` flag.
2270
2271 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2272
2273 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2274 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2275    their dynamic predecessor basic block.
2276 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2277    in the dynamic callers of their functions.
2278 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2279    instructions that dynamically transfer control back to them.
2280 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2281    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2282    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2283 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2284    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2285    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2286    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2287 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2288    most recent preceding instruction with externally visible side
2289    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2290    operations <volatile>`.)
2291 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2292    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2293    multiple successors and the instruction is always executed when
2294    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2295    when control is transferred to another.
2296 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2297    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2298    be different if the terminator had transferred control to a different
2299    successor.
2300 -  Dependence is transitive.
2301
2302 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2303 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2304 on a poison value has undefined behavior.
2305
2306 Here are some examples:
2307
2308 .. code-block:: llvm
2309
2310     entry:
2311       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2312       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2313       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2314       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2315
2316       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2317       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2318
2319       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2320
2321       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2322       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2323       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2324       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2325
2326       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2327       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2328
2329     true:
2330       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2331                                            ; it has undefined behavior.
2332       br label %end
2333
2334     end:
2335       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2336                                            ; Both edges into this PHI are
2337                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2338                                            ; always results in a poison value.
2339
2340       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2341                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2342                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2343
2344       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2345                                            ; The same branch again, but this time the
2346                                            ; true block doesn't have side effects.
2347
2348     second_true:
2349       ; No side effects!
2350       ret void
2351
2352     second_end:
2353       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2354                                            ; on the store in %end. Also, it is
2355                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2356                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2357                                            ; behavior in this example).
2358
2359 .. _blockaddress:
2360
2361 Addresses of Basic Blocks
2362 -------------------------
2363
2364 ``blockaddress(@function, %block)``
2365
2366 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2367 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2368 Taking the address of the entry block is illegal.
2369
2370 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2371 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2372 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2373 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2374 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2375 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2376 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2377 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2378 instruction.
2379
2380 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2381 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2382
2383 .. _constantexprs:
2384
2385 Constant Expressions
2386 --------------------
2387
2388 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2389 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2390 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2391 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2392 The following is the syntax for constant expressions:
2393
2394 ``trunc (CST to TYPE)``
2395     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2396     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2397 ``zext (CST to TYPE)``
2398     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2399     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2400 ``sext (CST to TYPE)``
2401     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2402     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2403 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2404     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2405     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2406     must be floating point.
2407 ``fpext (CST to TYPE)``
2408     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2409     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2410     floating point.
2411 ``fptoui (CST to TYPE)``
2412     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2413     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2414     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2415     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2416     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2417 ``fptosi (CST to TYPE)``
2418     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2419     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2420     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2421     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2422     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2423 ``uitofp (CST to TYPE)``
2424     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2425     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2426     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2427     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2428     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2429 ``sitofp (CST to TYPE)``
2430     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2431     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2432     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2433     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2434     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2435 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2436     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2437     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2438     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2439     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2440 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2441     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2442     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2443     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2444     This one is *really* dangerous!
2445 ``bitcast (CST to TYPE)``
2446     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2447     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2448     instruction <i_bitcast>`.
2449 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2450     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2451     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2452     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2453 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2454     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2455     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2456     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2457     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2458 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2459     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2460 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2461     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2462 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2463     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2464 ``extractelement (VAL, IDX)``
2465     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2466     constants.
2467 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2468     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2469     constants.
2470 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2471     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2472     constants.
2473 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2474     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2475     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2476     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2477     least one index value must be specified.
2478 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2479     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2480     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2481     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2482     value must be specified.
2483 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2484     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2485     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2486     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2487     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2488     operations on floating point values are allowed).
2489
2490 Other Values
2491 ============
2492
2493 .. _inlineasmexprs:
2494
2495 Inline Assembler Expressions
2496 ----------------------------
2497
2498 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2499 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2500 value represents the inline assembler as a string (containing the
2501 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2502 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2503 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2504 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2505 assembler expression is:
2506
2507 .. code-block:: llvm
2508
2509     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2510
2511 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2512 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2513 Thus, typically we have:
2514
2515 .. code-block:: llvm
2516
2517     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2518
2519 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2520 marked as having side effects. This is done through the use of the
2521 '``sideeffect``' keyword, like so:
2522
2523 .. code-block:: llvm
2524
2525     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2526
2527 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2528 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2529 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2530 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2531 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2532 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536     call void asm alignstack "eieio", ""()
2537
2538 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2539 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2540 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2541 the only supported dialects. An example is:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2546
2547 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2548 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2549 keyword last.
2550
2551 Inline Asm Metadata
2552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2553
2554 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2555 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2556 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2557 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2558 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2559 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2560 it. For example:
2561
2562 .. code-block:: llvm
2563
2564     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2565     ...
2566     !42 = !{ i32 1234567 }
2567
2568 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2569 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2570 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2571 occurs on.
2572
2573 .. _metadata:
2574
2575 Metadata Nodes and Metadata Strings
2576 -----------------------------------
2577
2578 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2579 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2580 code generator. One example application of metadata is source-level
2581 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2582 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2583 preceding exclamation point ('``!``').
2584
2585 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2586 contain any character by escaping non-printable characters with
2587 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2588 "``!"test\00"``".
2589
2590 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2591 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2592 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2593 their operand. For example:
2594
2595 .. code-block:: llvm
2596
2597     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2598
2599 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2600 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2601 example:
2602
2603 .. code-block:: llvm
2604
2605     !foo =  metadata !{!4, !3}
2606
2607 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2608 function is using two metadata arguments:
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2613
2614 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2615 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2620
2621 More information about specific metadata nodes recognized by the
2622 optimizers and code generator is found below.
2623
2624 '``tbaa``' Metadata
2625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2626
2627 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2628 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2629 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2630 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2631 custom alias analysis behavior for other languages.
2632
2633 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2634 to three fields, e.g.:
2635
2636 .. code-block:: llvm
2637
2638     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2639     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2640     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2641     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2642
2643 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2644 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2645 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2646 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2647 common names.
2648
2649 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2650 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2651 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2652 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2653 from multiple front-ends is handled conservatively.
2654
2655 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2656 indicates that the type is "constant" (meaning
2657 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2658 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2659
2660 '``tbaa.struct``' Metadata
2661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2662
2663 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2664 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2665 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2666 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2667 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2668 of the aggregate.
2669
2670 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2671 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2672
2673 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2674 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2675 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2676 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2677 its tbaa tag. e.g.:
2678
2679 .. code-block:: llvm
2680
2681     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2682
2683 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2684 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2685 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2686
2687 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2688 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2689 does not carry useful data and need not be preserved.
2690
2691 '``fpmath``' Metadata
2692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2693
2694 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2695 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2696 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2697 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2698 it. ULP is defined as follows:
2699
2700     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2701     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2702     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2703     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2704     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2705
2706 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2707 number representing the maximum relative error, for example:
2708
2709 .. code-block:: llvm
2710
2711     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2712
2713 '``range``' Metadata
2714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2715
2716 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2717 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2718 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2719 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2720 pair has the following properties:
2721
2722 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2723 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2724 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2725 -  The range is allowed to wrap.
2726 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2727    ``a!=b``.
2728
2729 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2730 they must be non-contiguous.
2731
2732 Examples:
2733
2734 .. code-block:: llvm
2735
2736       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2737       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2738       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2739       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2740     ...
2741     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2742     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2743     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2744     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2745
2746 '``llvm.loop``'
2747 ^^^^^^^^^^^^^^^
2748
2749 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2750 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2751 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2752 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2753 specified with the name ``llvm.loop``.
2754
2755 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2756 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2757 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2758 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2759 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2760 constructs:
2761
2762 .. code-block:: llvm
2763
2764     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2765     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2766
2767 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2768 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2769 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2770 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2775     ...
2776     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2777     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2778
2779 '``llvm.mem``'
2780 ^^^^^^^^^^^^^^^
2781
2782 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2783 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2784
2785 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2787
2788 For a loop to be parallel, in addition to using
2789 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2790 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2791 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2792 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2793 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2794 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2795 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2796 body.
2797
2798 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2799 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2800 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2801
2802 .. code-block:: llvm
2803
2804    for.body:
2805      ...
2806      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2807      ...
2808      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2809      ...
2810      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2811
2812    for.end:
2813    ...
2814    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2815
2816 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2817 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2818 the loop identifier metadata node directly:
2819
2820 .. code-block:: llvm
2821
2822    outer.for.body:
2823      ...
2824      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2825      ...
2826      br label %inner.for.body
2827
2828    inner.for.body:
2829      ...
2830      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2831      ...
2832      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2833      ...
2834      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2835
2836    inner.for.end:
2837      ...
2838      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2839      ...
2840      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2841
2842    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2843    ...
2844    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2845    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2846    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2847
2848 '``llvm.vectorizer``'
2849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2850
2851 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2852 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2853
2854 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2855 loop identification metadata.
2856
2857 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2859
2860 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2861 loop exactly ``N`` times.
2862
2863 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2864 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2865
2866 .. code-block:: llvm
2867
2868    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2869
2870 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2871 loop.
2872
2873 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2874 determined automatically.
2875
2876 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2878
2879 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2880 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2881 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2882 it believes it is valid to do so.
2883
2884 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2885 operand is an integer specifying the width. For example:
2886
2887 .. code-block:: llvm
2888
2889    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2890
2891 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2892 loop.
2893
2894 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2895 automatically.
2896
2897 Module Flags Metadata
2898 =====================
2899
2900 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2901 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2902 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2903 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2904 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2905 look it up.
2906
2907 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2908 Each triplet has the following form:
2909
2910 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2911    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2912    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2913    described below.
2914 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2915    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2916    including entries with the **Require** behavior).
2917 -  The third element is the value of the flag.
2918
2919 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2920 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2921 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2922 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2923 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2924 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2925
2926 The following behaviors are supported:
2927
2928 .. list-table::
2929    :header-rows: 1
2930    :widths: 10 90
2931
2932    * - Value
2933      - Behavior
2934
2935    * - 1
2936      - **Error**
2937            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2938            is that of the operands.
2939
2940    * - 2
2941      - **Warning**
2942            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2943            operand for the flag from the first module being linked.
2944
2945    * - 3
2946      - **Require**
2947            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2948            specified value after linking is performed. The value must be a
2949            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2950            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2951            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2952            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2953            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2954
2955    * - 4
2956      - **Override**
2957            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2958            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2959            differ, an error will be emitted.
2960
2961    * - 5
2962      - **Append**
2963            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2964
2965    * - 6
2966      - **AppendUnique**
2967            Appends the two values, which are required to be metadata
2968            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2969            during the append operation.
2970
2971 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2972 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2973 value) or **Override**.
2974
2975 An example of module flags:
2976
2977 .. code-block:: llvm
2978
2979     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2980     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2981     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2982     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2983       metadata !{
2984         metadata !"foo", i32 1
2985       }
2986     }
2987     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2988
2989 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2990    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2991    values are not equal.
2992
2993 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2994    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2995    '37'.
2996
2997 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2998    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2999    warning if their values are not equal.
3000
3001 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3002
3003    ::
3004
3005        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3006
3007    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3008    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3009    performed.
3010
3011 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3012 ----------------------------------------------------
3013
3014 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3015 collection in a special section called "image info". The metadata
3016 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3017 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3018 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3019 be merged rather than appended together.
3020
3021 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3022 following key-value pairs:
3023
3024 .. list-table::
3025    :header-rows: 1
3026    :widths: 30 70
3027
3028    * - Key
3029      - Value
3030
3031    * - ``Objective-C Version``
3032      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3033
3034    * - ``Objective-C Image Info Version``
3035      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3036        always 0.
3037
3038    * - ``Objective-C Image Info Section``
3039      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3040        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3041        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3042        Objective-C ABI version 2.
3043
3044    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3045      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3046        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3047        collection supported.
3048
3049    * - ``Objective-C GC Only``
3050      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3051        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3052        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3053
3054 Some important flag interactions:
3055
3056 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3057    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3058    2, then the resulting module has the
3059    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3060 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3061    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3062
3063 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3064 --------------------------------------------
3065
3066 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3067 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3068 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3069 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3070
3071 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3072 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3073 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3074 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3075 list of metadata strings defining linker options.
3076
3077 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3078 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3079 framework::
3080
3081     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3082        metadata !{
3083           metadata !{ metadata !"-lz" },
3084           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3085     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3086
3087 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3088 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3089 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3090 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3091 assembly writer or object file emitter.
3092
3093 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3094 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3095 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3096
3097 .. _intrinsicglobalvariables:
3098
3099 Intrinsic Global Variables
3100 ==========================
3101
3102 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3103 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3104 All globals of this sort should have a section specified as
3105 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3106 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3107
3108 .. _gv_llvmused:
3109
3110 The '``llvm.used``' Global Variable
3111 -----------------------------------
3112
3113 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3114 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3115 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3116 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3117 use of it is:
3118
3119 .. code-block:: llvm
3120
3121     @X = global i8 4
3122     @Y = global i32 123
3123
3124     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3125        i8* @X,
3126        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3127     ], section "llvm.metadata"
3128
3129 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3130 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3131 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3132 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3133 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3134 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3135 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3136
3137 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3138 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3139 molesting the symbol.
3140
3141 .. _gv_llvmcompilerused:
3142
3143 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3144 --------------------------------------------
3145
3146 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3147 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3148 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3149 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3150 by ``@llvm.used``.
3151
3152 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3153 and should not be exposed to source languages.
3154
3155 .. _gv_llvmglobalctors:
3156
3157 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3158 -------------------------------------------
3159
3160 .. code-block:: llvm
3161
3162     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3163     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3164
3165 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3166 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3167 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3168 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3169 functions with the same priority is not defined.
3170
3171 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3172 or function, the initializer function will only run if the associated
3173 data from the current module is not discarded.
3174
3175 .. _llvmglobaldtors:
3176
3177 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3178 -------------------------------------------
3179
3180 .. code-block:: llvm
3181
3182     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3183     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3184
3185 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3186 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3187 The functions referenced by this array will be called in descending
3188 order of priority (i.e. highest first) when the module is loaded. The
3189 order of functions with the same priority is not defined.
3190
3191 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3192 or function, the destructor function will only run if the associated
3193 data from the current module is not discarded.
3194
3195 Instruction Reference
3196 =====================
3197
3198 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3199 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3200 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3201 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3202 :ref:`other instructions <otherops>`.
3203
3204 .. _terminators:
3205
3206 Terminator Instructions
3207 -----------------------
3208
3209 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3210 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3211 block should be executed after the current block is finished. These
3212 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3213 control flow, not values (the one exception being the
3214 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3215
3216 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3217 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3218 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3219 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3220
3221 .. _i_ret:
3222
3223 '``ret``' Instruction
3224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3225
3226 Syntax:
3227 """""""
3228
3229 ::
3230
3231       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3232       ret void                 ; Return from void function
3233
3234 Overview:
3235 """""""""
3236
3237 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3238 a value) from a function back to the caller.
3239
3240 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3241 value and then causes control flow, and one that just causes control
3242 flow to occur.
3243
3244 Arguments:
3245 """"""""""
3246
3247 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3248 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3249 class <t_firstclass>`' type.
3250
3251 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3252 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3253 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3254 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3255 value.
3256
3257 Semantics:
3258 """"""""""
3259
3260 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3261 the calling function's context. If the caller is a
3262 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3263 instruction after the call. If the caller was an
3264 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3265 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3266 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3267 value.
3268
3269 Example:
3270 """"""""
3271
3272 .. code-block:: llvm
3273
3274       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3275       ret void                        ; Return from a void function
3276       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3277
3278 .. _i_br:
3279
3280 '``br``' Instruction
3281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3282
3283 Syntax:
3284 """""""
3285
3286 ::
3287
3288       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3289       br label <dest>          ; Unconditional branch
3290
3291 Overview:
3292 """""""""
3293
3294 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3295 different basic block in the current function. There are two forms of
3296 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3297 unconditional branch.
3298
3299 Arguments:
3300 """"""""""
3301
3302 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3303 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3304 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3305
3306 Semantics:
3307 """"""""""
3308
3309 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3310 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3311 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3312 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3313
3314 Example:
3315 """"""""
3316
3317 .. code-block:: llvm
3318
3319     Test:
3320       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3321       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3322     IfEqual:
3323       ret i32 1
3324     IfUnequal:
3325       ret i32 0
3326
3327 .. _i_switch:
3328
3329 '``switch``' Instruction
3330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3331
3332 Syntax:
3333 """""""
3334
3335 ::
3336
3337       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3338
3339 Overview:
3340 """""""""
3341
3342 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3343 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3344 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3345 destinations.
3346
3347 Arguments:
3348 """"""""""
3349
3350 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3351 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3352 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3353 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3354
3355 Semantics:
3356 """"""""""
3357
3358 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3359 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3360 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3361 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3362 to the default destination.
3363
3364 Implementation:
3365 """""""""""""""
3366
3367 Depending on properties of the target machine and the particular
3368 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3369 different ways. For example, it could be generated as a series of
3370 chained conditional branches or with a lookup table.
3371
3372 Example:
3373 """"""""
3374
3375 .. code-block:: llvm
3376
3377      ; Emulate a conditional br instruction
3378      %Val = zext i1 %value to i32
3379      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3380
3381      ; Emulate an unconditional br instruction
3382      switch i32 0, label %dest [ ]
3383
3384      ; Implement a jump table:
3385      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3386                                          i32 1, label %onone
3387                                          i32 2, label %ontwo ]
3388
3389 .. _i_indirectbr:
3390
3391 '``indirectbr``' Instruction
3392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3393
3394 Syntax:
3395 """""""
3396
3397 ::
3398
3399       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3400
3401 Overview:
3402 """""""""
3403
3404 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3405 label within the current function, whose address is specified by
3406 "``address``". Address must be derived from a
3407 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3408
3409 Arguments:
3410 """"""""""
3411
3412 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3413 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3414 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3415 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3416
3417 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3418 accurate understanding of the CFG.
3419
3420 Semantics:
3421 """"""""""
3422
3423 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3424 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3425 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3426 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3427
3428 Implementation:
3429 """""""""""""""
3430
3431 This is typically implemented with a jump through a register.
3432
3433 Example:
3434 """"""""
3435
3436 .. code-block:: llvm
3437
3438      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3439
3440 .. _i_invoke:
3441
3442 '``invoke``' Instruction
3443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3444
3445 Syntax:
3446 """""""
3447
3448 ::
3449
3450       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3451                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3452
3453 Overview:
3454 """""""""
3455
3456 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3457 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3458 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3459 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3460 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3461 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3462 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3463 nearest "exception" label.
3464
3465 The '``exception``' label is a `landing
3466 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3467 '``exception``' label is required to have the
3468 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3469 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3470 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3471 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3472 instruction, so that the important information contained within the
3473 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3474
3475 Arguments:
3476 """"""""""
3477
3478 This instruction requires several arguments:
3479
3480 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3481    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3482    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3483 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3484    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3485    are valid here.
3486 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3487    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3488    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3489    branching off an arbitrary pointer to function value.
3490 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3491    function to be invoked.
3492 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3493    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3494    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3495    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3496    extra arguments can be specified.
3497 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3498    executes a '``ret``' instruction.
3499 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3500    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3501    mechanism.
3502 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3503    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3504    attributes are valid here.
3505
3506 Semantics:
3507 """"""""""
3508
3509 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3510 instruction in most regards. The primary difference is that it
3511 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3512 library to unwind the stack.
3513
3514 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3515 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3516 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3517 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3518
3519 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3520 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3521 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3522 return value is available.
3523
3524 Example:
3525 """"""""
3526
3527 .. code-block:: llvm
3528
3529       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3530                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3531       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3532                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3533
3534 .. _i_resume:
3535
3536 '``resume``' Instruction
3537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3538
3539 Syntax:
3540 """""""
3541
3542 ::
3543
3544       resume <type> <value>
3545
3546 Overview:
3547 """""""""
3548
3549 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3550 successors.
3551
3552 Arguments:
3553 """"""""""
3554
3555 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3556 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3557 function.
3558
3559 Semantics:
3560 """"""""""
3561
3562 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3563 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3564 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3565
3566 Example:
3567 """"""""
3568
3569 .. code-block:: llvm
3570
3571       resume { i8*, i32 } %exn
3572
3573 .. _i_unreachable:
3574
3575 '``unreachable``' Instruction
3576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3577
3578 Syntax:
3579 """""""
3580
3581 ::
3582
3583       unreachable
3584
3585 Overview:
3586 """""""""
3587
3588 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3589 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3590 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3591 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3592
3593 Semantics:
3594 """"""""""
3595
3596 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3597
3598 .. _binaryops:
3599
3600 Binary Operations
3601 -----------------
3602
3603 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3604 They require two operands of the same type, execute an operation on
3605 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3606 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3607 result value has the same type as its operands.
3608
3609 There are several different binary operators:
3610
3611 .. _i_add:
3612
3613 '``add``' Instruction
3614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3615
3616 Syntax:
3617 """""""
3618
3619 ::
3620
3621       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3622       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3623       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3624       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3625
3626 Overview:
3627 """""""""
3628
3629 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3630
3631 Arguments:
3632 """"""""""
3633
3634 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3635 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3636 arguments must have identical types.
3637
3638 Semantics:
3639 """"""""""
3640
3641 The value produced is the integer sum of the two operands.
3642
3643 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3644 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3645 the result.
3646
3647 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3648 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3649
3650 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3651 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3652 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3653 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3654
3655 Example:
3656 """"""""
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3661
3662 .. _i_fadd:
3663
3664 '``fadd``' Instruction
3665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3666
3667 Syntax:
3668 """""""
3669
3670 ::
3671
3672       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3673
3674 Overview:
3675 """""""""
3676
3677 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3678
3679 Arguments:
3680 """"""""""
3681
3682 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3683 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3684 Both arguments must have identical types.
3685
3686 Semantics:
3687 """"""""""
3688
3689 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3690 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3691 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3692 optimizations:
3693
3694 Example:
3695 """"""""
3696
3697 .. code-block:: llvm
3698
3699       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3700
3701 '``sub``' Instruction
3702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3703
3704 Syntax:
3705 """""""
3706
3707 ::
3708
3709       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3710       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3711       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3712       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3713
3714 Overview:
3715 """""""""
3716
3717 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3718
3719 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3720 instruction present in most other intermediate representations.
3721
3722 Arguments:
3723 """"""""""
3724
3725 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3726 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3727 arguments must have identical types.
3728
3729 Semantics:
3730 """"""""""
3731
3732 The value produced is the integer difference of the two operands.
3733
3734 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3735 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3736 the result.
3737
3738 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3739 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3740
3741 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3742 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3743 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3744 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3745
3746 Example:
3747 """"""""
3748
3749 .. code-block:: llvm
3750
3751       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3752       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3753
3754 .. _i_fsub:
3755
3756 '``fsub``' Instruction
3757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3758
3759 Syntax:
3760 """""""
3761
3762 ::
3763
3764       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3765
3766 Overview:
3767 """""""""
3768
3769 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3770
3771 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3772 instruction present in most other intermediate representations.
3773
3774 Arguments:
3775 """"""""""
3776
3777 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3778 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3779 Both arguments must have identical types.
3780
3781 Semantics:
3782 """"""""""
3783
3784 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3785 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3786 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3787 unsafe floating point optimizations:
3788
3789 Example:
3790 """"""""
3791
3792 .. code-block:: llvm
3793
3794       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3795       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3796
3797 '``mul``' Instruction
3798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3799
3800 Syntax:
3801 """""""
3802
3803 ::
3804
3805       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3806       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3807       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3808       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3809
3810 Overview:
3811 """""""""
3812
3813 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3814
3815 Arguments:
3816 """"""""""
3817
3818 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3819 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3820 arguments must have identical types.
3821
3822 Semantics:
3823 """"""""""
3824
3825 The value produced is the integer product of the two operands.
3826
3827 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3828 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3829 bit width of the result.
3830
3831 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3832 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3833 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3834 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3835 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3836 product.
3837
3838 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3839 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3840 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3841 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3842
3843 Example:
3844 """"""""
3845
3846 .. code-block:: llvm
3847
3848       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3849
3850 .. _i_fmul:
3851
3852 '``fmul``' Instruction
3853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3854
3855 Syntax:
3856 """""""
3857
3858 ::
3859
3860       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3861
3862 Overview:
3863 """""""""
3864
3865 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3866
3867 Arguments:
3868 """"""""""
3869
3870 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3871 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3872 Both arguments must have identical types.
3873
3874 Semantics:
3875 """"""""""
3876
3877 The value produced is the floating point product of the two operands.
3878 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3879 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3880 unsafe floating point optimizations:
3881
3882 Example:
3883 """"""""
3884
3885 .. code-block:: llvm
3886
3887       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3888
3889 '``udiv``' Instruction
3890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3891
3892 Syntax:
3893 """""""
3894
3895 ::
3896
3897       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3898       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3899
3900 Overview:
3901 """""""""
3902
3903 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3904
3905 Arguments:
3906 """"""""""
3907
3908 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3909 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3910 arguments must have identical types.
3911
3912 Semantics:
3913 """"""""""
3914
3915 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3916
3917 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3918 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3919
3920 Division by zero leads to undefined behavior.
3921
3922 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3923 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3924 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3925
3926 Example:
3927 """"""""
3928
3929 .. code-block:: llvm
3930
3931       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3932
3933 '``sdiv``' Instruction
3934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3935
3936 Syntax:
3937 """""""
3938
3939 ::
3940
3941       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3942       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3943
3944 Overview:
3945 """""""""
3946
3947 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3948
3949 Arguments:
3950 """"""""""
3951
3952 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3953 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3954 arguments must have identical types.
3955
3956 Semantics:
3957 """"""""""
3958
3959 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3960 rounded towards zero.
3961
3962 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3963 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3964
3965 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3966 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3967 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3968
3969 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3970 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3971
3972 Example:
3973 """"""""
3974
3975 .. code-block:: llvm
3976
3977       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3978
3979 .. _i_fdiv:
3980
3981 '``fdiv``' Instruction
3982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3983
3984 Syntax:
3985 """""""
3986
3987 ::
3988
3989       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3990
3991 Overview:
3992 """""""""
3993
3994 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3995
3996 Arguments:
3997 """"""""""
3998
3999 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4000 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4001 Both arguments must have identical types.
4002
4003 Semantics:
4004 """"""""""
4005
4006 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4007 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4008 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4009 unsafe floating point optimizations:
4010
4011 Example:
4012 """"""""
4013
4014 .. code-block:: llvm
4015
4016       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
4017
4018 '``urem``' Instruction
4019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4020
4021 Syntax:
4022 """""""
4023
4024 ::
4025
4026       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4027
4028 Overview:
4029 """""""""
4030
4031 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4032 division of its two arguments.
4033
4034 Arguments:
4035 """"""""""
4036
4037 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4038 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4039 arguments must have identical types.
4040
4041 Semantics:
4042 """"""""""
4043
4044 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4045 This instruction always performs an unsigned division to get the
4046 remainder.
4047
4048 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4049 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4050
4051 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4052
4053 Example:
4054 """"""""
4055
4056 .. code-block:: llvm
4057
4058       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4059
4060 '``srem``' Instruction
4061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4062
4063 Syntax:
4064 """""""
4065
4066 ::
4067
4068       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4069
4070 Overview:
4071 """""""""
4072
4073 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4074 division of its two operands. This instruction can also take
4075 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4076 must be integers.
4077
4078 Arguments:
4079 """"""""""
4080
4081 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4082 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4083 arguments must have identical types.
4084
4085 Semantics:
4086 """"""""""
4087
4088 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4089 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4090 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4091 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4092 difference, see `The Math
4093 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4094 table of how this is implemented in various languages, please see
4095 `Wikipedia: modulo
4096 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4097
4098 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4099 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4100
4101 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4102 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4103 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4104 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4105 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4106 result of the division and the remainder.)
4107
4108 Example:
4109 """"""""
4110
4111 .. code-block:: llvm
4112
4113       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4114
4115 .. _i_frem:
4116
4117 '``frem``' Instruction
4118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4119
4120 Syntax:
4121 """""""
4122
4123 ::
4124
4125       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4126
4127 Overview:
4128 """""""""
4129
4130 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4131 its two operands.
4132
4133 Arguments:
4134 """"""""""
4135
4136 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4137 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4138 Both arguments must have identical types.
4139
4140 Semantics:
4141 """"""""""
4142
4143 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4144 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4145 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4146 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4147
4148 Example:
4149 """"""""
4150
4151 .. code-block:: llvm
4152
4153       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4154
4155 .. _bitwiseops:
4156
4157 Bitwise Binary Operations
4158 -------------------------
4159
4160 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4161 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4162 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4163 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4164 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4165
4166 '``shl``' Instruction
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 Syntax:
4170 """""""
4171
4172 ::
4173
4174       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4175       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4176       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4177       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4178
4179 Overview:
4180 """""""""
4181
4182 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4183 a specified number of bits.
4184
4185 Arguments:
4186 """"""""""
4187
4188 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4189 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4190 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4191
4192 Semantics:
4193 """"""""""
4194
4195 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4196 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4197 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4198 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4199 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4200 in ``op2``.
4201
4202 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4203 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4204 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4205 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4206 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4207 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4208 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4209
4210 Example:
4211 """"""""
4212
4213 .. code-block:: llvm
4214
4215       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4216       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4217       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4218       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4219       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4220
4221 '``lshr``' Instruction
4222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4223
4224 Syntax:
4225 """""""
4226
4227 ::
4228
4229       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4230       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4231
4232 Overview:
4233 """""""""
4234
4235 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4236 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4237
4238 Arguments:
4239 """"""""""
4240
4241 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4242 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4243 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4244
4245 Semantics:
4246 """"""""""
4247
4248 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4249 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4250 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4251 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4252 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4253 corresponding shift amount in ``op2``.
4254
4255 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4256 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4257 non-zero.
4258
4259 Example:
4260 """"""""
4261
4262 .. code-block:: llvm
4263
4264       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4265       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4266       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4267       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4268       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4269       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4270
4271 '``ashr``' Instruction
4272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4273
4274 Syntax:
4275 """""""
4276
4277 ::
4278
4279       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4280       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4281
4282 Overview:
4283 """""""""
4284
4285 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4286 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4287 extension.
4288
4289 Arguments:
4290 """"""""""
4291
4292 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4293 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4294 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4295
4296 Semantics:
4297 """"""""""
4298
4299 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4300 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4301 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4302 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4303 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4304 corresponding shift amount in ``op2``.
4305
4306 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4307 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4308 non-zero.
4309
4310 Example:
4311 """"""""
4312
4313 .. code-block:: llvm
4314
4315       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4316       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4317       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4318       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4319       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4320       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4321
4322 '``and``' Instruction
4323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4324
4325 Syntax:
4326 """""""
4327
4328 ::
4329
4330       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4331
4332 Overview:
4333 """""""""
4334
4335 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4336 operands.
4337
4338 Arguments:
4339 """"""""""
4340
4341 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4342 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4343 arguments must have identical types.
4344
4345 Semantics:
4346 """"""""""
4347
4348 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4349
4350 +-----+-----+-----+
4351 | In0 | In1 | Out |
4352 +-----+-----+-----+
4353 |   0 |   0 |   0 |
4354 +-----+-----+-----+
4355 |   0 |   1 |   0 |
4356 +-----+-----+-----+
4357 |   1 |   0 |   0 |
4358 +-----+-----+-----+
4359 |   1 |   1 |   1 |
4360 +-----+-----+-----+
4361
4362 Example:
4363 """"""""
4364
4365 .. code-block:: llvm
4366
4367       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4368       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4369       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4370
4371 '``or``' Instruction
4372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4373
4374 Syntax:
4375 """""""
4376
4377 ::
4378
4379       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4380
4381 Overview:
4382 """""""""
4383
4384 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4385 two operands.
4386
4387 Arguments:
4388 """"""""""
4389
4390 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4391 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4392 arguments must have identical types.
4393
4394 Semantics:
4395 """"""""""
4396
4397 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4398
4399 +-----+-----+-----+
4400 | In0 | In1 | Out |
4401 +-----+-----+-----+
4402 |   0 |   0 |   0 |
4403 +-----+-----+-----+
4404 |   0 |   1 |   1 |
4405 +-----+-----+-----+
4406 |   1 |   0 |   1 |
4407 +-----+-----+-----+
4408 |   1 |   1 |   1 |
4409 +-----+-----+-----+
4410
4411 Example:
4412 """"""""
4413
4414 ::
4415
4416       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4417       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4418       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4419
4420 '``xor``' Instruction
4421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4422
4423 Syntax:
4424 """""""
4425
4426 ::
4427
4428       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4429
4430 Overview:
4431 """""""""
4432
4433 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4434 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4435 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4436
4437 Arguments:
4438 """"""""""
4439
4440 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4441 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4442 arguments must have identical types.
4443
4444 Semantics:
4445 """"""""""
4446
4447 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4448
4449 +-----+-----+-----+
4450 | In0 | In1 | Out |
4451 +-----+-----+-----+
4452 |   0 |   0 |   0 |
4453 +-----+-----+-----+
4454 |   0 |   1 |   1 |
4455 +-----+-----+-----+
4456 |   1 |   0 |   1 |
4457 +-----+-----+-----+
4458 |   1 |   1 |   0 |
4459 +-----+-----+-----+
4460
4461 Example:
4462 """"""""
4463
4464 .. code-block:: llvm
4465
4466       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4467       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4468       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4469       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4470
4471 Vector Operations
4472 -----------------
4473
4474 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4475 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4476 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4477 While LLVM does directly support these vector operations, many
4478 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4479 take full advantage of a specific target.
4480
4481 .. _i_extractelement:
4482
4483 '``extractelement``' Instruction
4484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4485
4486 Syntax:
4487 """""""
4488
4489 ::
4490
4491       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4492
4493 Overview:
4494 """""""""
4495
4496 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4497 from a vector at a specified index.
4498
4499 Arguments:
4500 """"""""""
4501
4502 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4503 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4504 the position from which to extract the element. The index may be a
4505 variable of any integer type.
4506
4507 Semantics:
4508 """"""""""
4509
4510 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4511 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4512 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4513
4514 Example:
4515 """"""""
4516
4517 .. code-block:: llvm
4518
4519       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4520
4521 .. _i_insertelement:
4522
4523 '``insertelement``' Instruction
4524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4525
4526 Syntax:
4527 """""""
4528
4529 ::
4530
4531       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4532
4533 Overview:
4534 """""""""
4535
4536 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4537 vector at a specified index.
4538
4539 Arguments:
4540 """"""""""
4541
4542 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4543 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4544 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4545 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4546 index may be a variable of any integer type.
4547
4548 Semantics:
4549 """"""""""
4550
4551 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4552 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4553 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4554 undefined.
4555
4556 Example:
4557 """"""""
4558
4559 .. code-block:: llvm
4560
4561       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4562
4563 .. _i_shufflevector:
4564
4565 '``shufflevector``' Instruction
4566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4567
4568 Syntax:
4569 """""""
4570
4571 ::
4572
4573       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4574
4575 Overview:
4576 """""""""
4577
4578 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4579 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4580 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4581
4582 Arguments:
4583 """"""""""
4584
4585 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4586 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4587 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4588 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4589 same as the element type of the first two operands.
4590
4591 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4592 constant integer or undef values.
4593
4594 Semantics:
4595 """"""""""
4596
4597 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4598 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4599 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4600 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4601 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4602 only one vector.
4603
4604 Example:
4605 """"""""
4606
4607 .. code-block:: llvm
4608
4609       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4610                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4611       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4612                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4613       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4614                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4615       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4616                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4617
4618 Aggregate Operations
4619 --------------------
4620
4621 LLVM supports several instructions for working with
4622 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4623
4624 .. _i_extractvalue:
4625
4626 '``extractvalue``' Instruction
4627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4628
4629 Syntax:
4630 """""""
4631
4632 ::
4633
4634       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4635
4636 Overview:
4637 """""""""
4638
4639 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4640 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4641
4642 Arguments:
4643 """"""""""
4644
4645 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4646 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4647 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4648 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4649
4650 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4651
4652 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4653    omitted and assumed to be zero.
4654 -  At least one index must be specified.
4655 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4656
4657 Semantics:
4658 """"""""""
4659
4660 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4661 the index operands.
4662
4663 Example:
4664 """"""""
4665
4666 .. code-block:: llvm
4667
4668       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4669
4670 .. _i_insertvalue:
4671
4672 '``insertvalue``' Instruction
4673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4674
4675 Syntax:
4676 """""""
4677
4678 ::
4679
4680       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4681
4682 Overview:
4683 """""""""
4684
4685 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4686 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4687
4688 Arguments:
4689 """"""""""
4690
4691 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4692 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4693 a first-class value to insert. The following operands are constant
4694 indices indicating the position at which to insert the value in a
4695 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4696 to insert must have the same type as the value identified by the
4697 indices.
4698
4699 Semantics:
4700 """"""""""
4701
4702 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4703 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4704 indices is that of ``elt``.
4705
4706 Example:
4707 """"""""
4708
4709 .. code-block:: llvm
4710
4711       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4712       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4713       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4714
4715 .. _memoryops:
4716
4717 Memory Access and Addressing Operations
4718 ---------------------------------------
4719
4720 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4721 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4722 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4723 memory in LLVM.
4724
4725 .. _i_alloca:
4726
4727 '``alloca``' Instruction
4728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4729
4730 Syntax:
4731 """""""
4732
4733 ::
4734
4735       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4736
4737 Overview:
4738 """""""""
4739
4740 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4741 currently executing function, to be automatically released when this
4742 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4743 generic address space (address space zero).
4744
4745 Arguments:
4746 """"""""""
4747
4748 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4749 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4750 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4751 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4752 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4753 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4754 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4755 any convenient boundary compatible with the type.
4756
4757 '``type``' may be any sized type.
4758
4759 Semantics:
4760 """"""""""
4761
4762 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4763 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4764 memory is automatically released when the function returns. The
4765 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4766 variables that must have an address available. When the function returns
4767 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4768 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4769 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4770 is not specified.
4771
4772 Example:
4773 """"""""
4774
4775 .. code-block:: llvm
4776
4777       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4778       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4779       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4780       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4781
4782 .. _i_load:
4783
4784 '``load``' Instruction
4785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4786
4787 Syntax:
4788 """""""
4789
4790 ::
4791
4792       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4793       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4794       !<index> = !{ i32 1 }
4795
4796 Overview:
4797 """""""""
4798
4799 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4800
4801 Arguments:
4802 """"""""""
4803
4804 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4805 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4806 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4807 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4808 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4809 operations <volatile>`.
4810
4811 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4812 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4813 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4814 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4815 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4816 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4817 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4818 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4819 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4820 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4821 any defined semantics for atomic loads.
4822
4823 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4824 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4825 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4826 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4827 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4828 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4829 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4830
4831 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4832 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4833 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4834 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4835 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4836 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4837 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4838
4839 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4840 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4841 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4842 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4843 address points to memory which does not change value during program
4844 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4845 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4846
4847 Semantics:
4848 """"""""""
4849
4850 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4851 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4852 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4853 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4854 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4855 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4856 written using a store of the same type.
4857
4858 Examples:
4859 """""""""
4860
4861 .. code-block:: llvm
4862
4863       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4864       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4865       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4866
4867 .. _i_store:
4868
4869 '``store``' Instruction
4870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4871
4872 Syntax:
4873 """""""
4874
4875 ::
4876
4877       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4878       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4879
4880 Overview:
4881 """""""""
4882
4883 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4884
4885 Arguments:
4886 """"""""""
4887
4888 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4889 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4890 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4891 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4892 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4893 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4894 operations <volatile>`.
4895
4896 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4897 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4898 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4899 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4900 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4901 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4902 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4903 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4904 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4905 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4906 have any defined semantics for atomic stores.
4907
4908 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4909 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4910 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4911 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4912 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4913 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4914 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4915 safe.
4916
4917 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4918 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4919 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4920 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4921 be reused in the cache. The code generator may select special
4922 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4923 x86.
4924
4925 Semantics:
4926 """"""""""
4927
4928 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4929 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4930 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4931 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4932 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4933 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4934 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4935 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4936
4937 Example:
4938 """"""""
4939
4940 .. code-block:: llvm
4941
4942       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4943       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4944       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4945
4946 .. _i_fence:
4947
4948 '``fence``' Instruction
4949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4950
4951 Syntax:
4952 """""""
4953
4954 ::
4955
4956       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4957
4958 Overview:
4959 """""""""
4960
4961 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4962 between operations.
4963
4964 Arguments:
4965 """"""""""
4966
4967 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4968 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4969 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4970
4971 Semantics:
4972 """"""""""
4973
4974 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4975 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4976 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4977 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4978 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4979 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4980 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4981 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4982 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4983 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4984 *happens-before* edge.
4985
4986 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4987 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4988 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4989
4990 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4991 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4992 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4993
4994 Example:
4995 """"""""
4996
4997 .. code-block:: llvm
4998
4999       fence acquire                          ; yields {void}
5000       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
5001
5002 .. _i_cmpxchg:
5003
5004 '``cmpxchg``' Instruction
5005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5006
5007 Syntax:
5008 """""""
5009
5010 ::
5011
5012       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
5013
5014 Overview:
5015 """""""""
5016
5017 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5018 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5019 equal, it stores a new value into the memory.
5020
5021 Arguments:
5022 """"""""""
5023
5024 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5025 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5026 address, and a new value to place at that address if the compared values
5027 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5028 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5029 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5030 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5031 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5032 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5033 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5034
5035 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5036 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5037 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5038 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5039 either ``release`` or ``acq_rel``.
5040
5041 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5042 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5043 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5044 respect to all other code in the system.
5045
5046 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5047 equal to the size in memory of the operand.
5048
5049 Semantics:
5050 """"""""""
5051
5052 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5053 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5054 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5055 returned.
5056
5057 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5058 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5059 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5060
5061 Example:
5062 """"""""
5063
5064 .. code-block:: llvm
5065
5066     entry:
5067       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5068       br label %loop
5069
5070     loop:
5071       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5072       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5073       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5074       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5075       br i1 %success, label %done, label %loop
5076
5077     done:
5078       ...
5079
5080 .. _i_atomicrmw:
5081
5082 '``atomicrmw``' Instruction
5083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5084
5085 Syntax:
5086 """""""
5087
5088 ::
5089
5090       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5091
5092 Overview:
5093 """""""""
5094
5095 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5096
5097 Arguments:
5098 """"""""""
5099
5100 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5101 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5102 operation. The operation must be one of the following keywords:
5103
5104 -  xchg
5105 -  add
5106 -  sub
5107 -  and
5108 -  nand
5109 -  or
5110 -  xor
5111 -  max
5112 -  min
5113 -  umax
5114 -  umin
5115
5116 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5117 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5118 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5119 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5120 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5121 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5122 operations <volatile>`.
5123
5124 Semantics:
5125 """"""""""
5126
5127 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5128 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5129 value at the location is returned. The modification is specified by the
5130 operation argument:
5131
5132 -  xchg: ``*ptr = val``
5133 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5134 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5135 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5136 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5137 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5138 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5139 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5140 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5141 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5142    comparison)
5143 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5144    comparison)
5145
5146 Example:
5147 """"""""
5148
5149 .. code-block:: llvm
5150
5151       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5152
5153 .. _i_getelementptr:
5154
5155 '``getelementptr``' Instruction
5156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5157
5158 Syntax:
5159 """""""
5160
5161 ::
5162
5163       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5164       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5165       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5166
5167 Overview:
5168 """""""""
5169
5170 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5171 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5172 address calculation only and does not access memory.
5173
5174 Arguments:
5175 """"""""""
5176
5177 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5178 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5179 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5180 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5181 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5182 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5183 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5184 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5185 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5186 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5187 would require loading the pointer before continuing calculation.
5188
5189 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5190 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5191 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5192 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5193 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5194 required to be constant. These integers are treated as signed values
5195 where relevant.
5196
5197 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5198 to LLVM:
5199
5200 .. code-block:: c
5201
5202     struct RT {
5203       char A;
5204       int B[10][20];
5205       char C;
5206     };
5207     struct ST {
5208       int X;
5209       double Y;
5210       struct RT Z;
5211     };
5212
5213     int *foo(struct ST *s) {
5214       return &s[1].Z.B[5][13];
5215     }
5216
5217 The LLVM code generated by Clang is:
5218
5219 .. code-block:: llvm
5220
5221     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5222     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5223
5224     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5225     entry:
5226       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5227       ret i32* %arrayidx
5228     }
5229
5230 Semantics:
5231 """"""""""
5232
5233 In the example above, the first index is indexing into the
5234 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5235 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5236 indexes into the third element of the structure, yielding a
5237 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5238 structure. The third index indexes into the second element of the
5239 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5240 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5241 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5242 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5243
5244 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5245 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5246 for the given testcase is equivalent to:
5247
5248 .. code-block:: llvm
5249
5250     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5251       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5252       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5253       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5254       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5255       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5256       ret i32* %t5
5257     }
5258
5259 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5260 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5261 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5262 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5263 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5264 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5265 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5266 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5267 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5268 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5269
5270 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5271 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5272 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5273 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5274 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5275 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5276 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5277 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5278 information.
5279
5280 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5281 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5282
5283 Example:
5284 """"""""
5285
5286 .. code-block:: llvm
5287
5288         ; yields [12 x i8]*:aptr
5289         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5290         ; yields i8*:vptr
5291         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5292         ; yields i8*:eptr
5293         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5294         ; yields i32*:iptr
5295         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5296
5297 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5298 must be a vector with the same number of elements. For example:
5299
5300 .. code-block:: llvm
5301
5302      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5303
5304 Conversion Operations
5305 ---------------------
5306
5307 The instructions in this category are the conversion instructions
5308 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5309 various bit conversions on the operand.
5310
5311 '``trunc .. to``' Instruction
5312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5313
5314 Syntax:
5315 """""""
5316
5317 ::
5318
5319       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5320
5321 Overview:
5322 """""""""
5323
5324 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5330 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5331 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5332 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5333 types are not allowed.
5334
5335 Semantics:
5336 """"""""""
5337
5338 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5339 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5340 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5341 It will always truncate bits.
5342
5343 Example:
5344 """"""""
5345
5346 .. code-block:: llvm
5347
5348       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5349       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5350       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5351       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5352
5353 '``zext .. to``' Instruction
5354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5355
5356 Syntax:
5357 """""""
5358
5359 ::
5360
5361       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5362
5363 Overview:
5364 """""""""
5365
5366 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5367
5368 Arguments:
5369 """"""""""
5370
5371 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5372 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5373 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5374 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5375
5376 Semantics:
5377 """"""""""
5378
5379 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5380 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5381
5382 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5383
5384 Example:
5385 """"""""
5386
5387 .. code-block:: llvm
5388
5389       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5390       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5391       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5392
5393 '``sext .. to``' Instruction
5394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5395
5396 Syntax:
5397 """""""
5398
5399 ::
5400
5401       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5402
5403 Overview:
5404 """""""""
5405
5406 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5407
5408 Arguments:
5409 """"""""""
5410
5411 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5412 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5413 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5414 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5415
5416 Semantics:
5417 """"""""""
5418
5419 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5420 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5421 of the type ``ty2``.
5422
5423 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5424
5425 Example:
5426 """"""""
5427
5428 .. code-block:: llvm
5429
5430       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5431       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5432       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5433
5434 '``fptrunc .. to``' Instruction
5435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5436
5437 Syntax:
5438 """""""
5439
5440 ::
5441
5442       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5443
5444 Overview:
5445 """""""""
5446
5447 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5448
5449 Arguments:
5450 """"""""""
5451
5452 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5453 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5454 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5455 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5456
5457 Semantics:
5458 """"""""""
5459
5460 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5461 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5462 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5463 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5464
5465 Example:
5466 """"""""
5467
5468 .. code-block:: llvm
5469
5470       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5471       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5472
5473 '``fpext .. to``' Instruction
5474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5475
5476 Syntax:
5477 """""""
5478
5479 ::
5480
5481       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5482
5483 Overview:
5484 """""""""
5485
5486 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5487 point value.
5488
5489 Arguments:
5490 """"""""""
5491
5492 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5493 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5494 to. The source type must be smaller than the destination type.
5495
5496 Semantics:
5497 """"""""""
5498
5499 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5500 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5501 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5502 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5503 *no-op cast* for a floating point cast.
5504
5505 Example:
5506 """"""""
5507
5508 .. code-block:: llvm
5509
5510       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5511       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5512
5513 '``fptoui .. to``' Instruction
5514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5515
5516 Syntax:
5517 """""""
5518
5519 ::
5520
5521       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5522
5523 Overview:
5524 """""""""
5525
5526 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5527 integer equivalent of type ``ty2``.
5528
5529 Arguments:
5530 """"""""""
5531
5532 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5533 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5534 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5535 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5536 type with the same number of elements as ``ty``
5537
5538 Semantics:
5539 """"""""""
5540
5541 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5542 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5543 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5544 are undefined.
5545
5546 Example:
5547 """"""""
5548
5549 .. code-block:: llvm
5550
5551       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5552       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5553       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5554
5555 '``fptosi .. to``' Instruction
5556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5557
5558 Syntax:
5559 """""""
5560
5561 ::
5562
5563       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5564
5565 Overview:
5566 """""""""
5567
5568 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5569 ``value`` to type ``ty2``.
5570
5571 Arguments:
5572 """"""""""
5573
5574 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5575 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5576 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5577 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5578 type with the same number of elements as ``ty``
5579
5580 Semantics:
5581 """"""""""
5582
5583 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5584 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5585 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5586 are undefined.
5587
5588 Example:
5589 """"""""
5590
5591 .. code-block:: llvm
5592
5593       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5594       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5595       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5596
5597 '``uitofp .. to``' Instruction
5598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5599
5600 Syntax:
5601 """""""
5602
5603 ::
5604
5605       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5606
5607 Overview:
5608 """""""""
5609
5610 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5611 and converts that value to the ``ty2`` type.
5612
5613 Arguments:
5614 """"""""""
5615
5616 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5617 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5618 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5619 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5620 type with the same number of elements as ``ty``
5621
5622 Semantics:
5623 """"""""""
5624
5625 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5626 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5627 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5628 are undefined.
5629
5630 Example:
5631 """"""""
5632
5633 .. code-block:: llvm
5634
5635       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5636       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5637
5638 '``sitofp .. to``' Instruction
5639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5640
5641 Syntax:
5642 """""""
5643
5644 ::
5645
5646       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5647
5648 Overview:
5649 """""""""
5650
5651 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5652 converts that value to the ``ty2`` type.
5653
5654 Arguments:
5655 """"""""""
5656
5657 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5658 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5659 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5660 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5661 type with the same number of elements as ``ty``
5662
5663 Semantics:
5664 """"""""""
5665
5666 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5667 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5668 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5669 undefined.
5670
5671 Example:
5672 """"""""
5673
5674 .. code-block:: llvm
5675
5676       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5677       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5678
5679 .. _i_ptrtoint:
5680
5681 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5683
5684 Syntax:
5685 """""""
5686
5687 ::
5688
5689       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5690
5691 Overview:
5692 """""""""
5693
5694 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5695 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5696
5697 Arguments:
5698 """"""""""
5699
5700 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5701 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5702 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5703 a vector of integers type.
5704
5705 Semantics:
5706 """"""""""
5707
5708 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5709 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5710 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5711 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5712 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5713 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5714 change.
5715
5716 Example:
5717 """"""""
5718
5719 .. code-block:: llvm
5720
5721       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5722       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5723       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5724
5725 .. _i_inttoptr:
5726
5727 '``inttoptr .. to``' Instruction
5728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5729
5730 Syntax:
5731 """""""
5732
5733 ::
5734
5735       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5736
5737 Overview:
5738 """""""""
5739
5740 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5741 pointer type, ``ty2``.
5742
5743 Arguments:
5744 """"""""""
5745
5746 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5747 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5748 type.
5749
5750 Semantics:
5751 """"""""""
5752
5753 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5754 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5755 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5756 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5757 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5758 nothing is done (*no-op cast*).
5759
5760 Example:
5761 """"""""
5762
5763 .. code-block:: llvm
5764
5765       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5766       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5767       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5768       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5769
5770 .. _i_bitcast:
5771
5772 '``bitcast .. to``' Instruction
5773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5774
5775 Syntax:
5776 """""""
5777
5778 ::
5779
5780       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5781
5782 Overview:
5783 """""""""
5784
5785 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5786 changing any bits.
5787
5788 Arguments:
5789 """"""""""
5790
5791 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5792 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5793 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5794 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5795 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5796 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5797 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5798 long as they have the same size).
5799
5800 Semantics:
5801 """"""""""
5802
5803 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5804 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5805 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5806 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5807 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5808 pointers) types with the same address space through this instruction.
5809 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5810 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5811
5812 Example:
5813 """"""""
5814
5815 .. code-block:: llvm
5816
5817       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5818       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5819       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5820       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5821
5822 .. _i_addrspacecast:
5823
5824 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5826
5827 Syntax:
5828 """""""
5829
5830 ::
5831
5832       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5833
5834 Overview:
5835 """""""""
5836
5837 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5838 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5839
5840 Arguments:
5841 """"""""""
5842
5843 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5844 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5845 address space.
5846
5847 Semantics:
5848 """"""""""
5849
5850 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5851 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5852 value modification, depending on the target and the address space
5853 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5854 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5855 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5856 location.
5857
5858 Example:
5859 """"""""
5860
5861 .. code-block:: llvm
5862
5863       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5864       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5865       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5866
5867 .. _otherops:
5868
5869 Other Operations
5870 ----------------
5871
5872 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5873 which defy better classification.
5874
5875 .. _i_icmp:
5876
5877 '``icmp``' Instruction
5878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5879
5880 Syntax:
5881 """""""
5882
5883 ::
5884
5885       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5886
5887 Overview:
5888 """""""""
5889
5890 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5891 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5892 pointer, or pointer vector operands.
5893
5894 Arguments:
5895 """"""""""
5896
5897 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5898 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5899 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5900
5901 #. ``eq``: equal
5902 #. ``ne``: not equal
5903 #. ``ugt``: unsigned greater than
5904 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5905 #. ``ult``: unsigned less than
5906 #. ``ule``: unsigned less or equal
5907 #. ``sgt``: signed greater than
5908 #. ``sge``: signed greater or equal
5909 #. ``slt``: signed less than
5910 #. ``sle``: signed less or equal
5911
5912 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5913 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5914 must also be identical types.
5915
5916 Semantics:
5917 """"""""""
5918
5919 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5920 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5921 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5922
5923 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5924    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5925 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5926    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5927 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5928    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5929 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5930    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5931 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5932    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5933 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5934    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5935 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5936    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5937 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5938    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5939 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5940    if ``op1`` is less than ``op2``.
5941 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5942    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5943
5944 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5945 are compared as if they were integers.
5946
5947 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5948 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5949 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5950
5951 Example:
5952 """"""""
5953
5954 .. code-block:: llvm
5955
5956       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5957       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5958       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5959       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5960       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5961       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5962
5963 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5964 ``icmp`` instruction.
5965
5966 .. _i_fcmp:
5967
5968 '``fcmp``' Instruction
5969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5970
5971 Syntax:
5972 """""""
5973
5974 ::
5975
5976       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5977
5978 Overview:
5979 """""""""
5980
5981 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5982 values based on comparison of its operands.
5983
5984 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5985 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5986
5987 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5988 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5989 compared.
5990
5991 Arguments:
5992 """"""""""
5993
5994 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5995 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5996 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5997
5998 #. ``false``: no comparison, always returns false
5999 #. ``oeq``: ordered and equal
6000 #. ``ogt``: ordered and greater than
6001 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6002 #. ``olt``: ordered and less than
6003 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6004 #. ``one``: ordered and not equal
6005 #. ``ord``: ordered (no nans)
6006 #. ``ueq``: unordered or equal
6007 #. ``ugt``: unordered or greater than
6008 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6009 #. ``ult``: unordered or less than
6010 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6011 #. ``une``: unordered or not equal
6012 #. ``uno``: unordered (either nans)
6013 #. ``true``: no comparison, always returns true
6014
6015 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6016 that either operand may be a QNAN.
6017
6018 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6019 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6020 type. They must have identical types.
6021
6022 Semantics:
6023 """"""""""
6024
6025 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6026 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6027 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6028 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6029
6030 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6031 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6032    is equal to ``op2``.
6033 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6034    is greater than ``op2``.
6035 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6036    is greater than or equal to ``op2``.
6037 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6038    is less than ``op2``.
6039 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6040    is less than or equal to ``op2``.
6041 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6042    is not equal to ``op2``.
6043 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6044 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6045    equal to ``op2``.
6046 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6047    greater than ``op2``.
6048 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6049    greater than or equal to ``op2``.
6050 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6051    less than ``op2``.
6052 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6053    less than or equal to ``op2``.
6054 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6055    not equal to ``op2``.
6056 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6057 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6058
6059 Example:
6060 """"""""
6061
6062 .. code-block:: llvm
6063
6064       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6065       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6066       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6067       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6068
6069 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6070 ``fcmp`` instruction.
6071
6072 .. _i_phi:
6073
6074 '``phi``' Instruction
6075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6076
6077 Syntax:
6078 """""""
6079
6080 ::
6081
6082       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6083
6084 Overview:
6085 """""""""
6086
6087 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6088 graph representing the function.
6089
6090 Arguments:
6091 """"""""""
6092
6093 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6094 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6095 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6096 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6097 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6098 label arguments.
6099
6100 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6101 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6102 block.
6103
6104 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6105 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6106 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6107 instruction's return value on the same edge).
6108
6109 Semantics:
6110 """"""""""
6111
6112 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6113 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6114 executed just prior to the current block.
6115
6116 Example:
6117 """"""""
6118
6119 .. code-block:: llvm
6120
6121     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6122       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6123       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6124       br label %Loop
6125
6126 .. _i_select:
6127
6128 '``select``' Instruction
6129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6130
6131 Syntax:
6132 """""""
6133
6134 ::
6135
6136       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6137
6138       selty is either i1 or {<N x i1>}
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6144 condition, without IR-level branching.
6145
6146 Arguments:
6147 """"""""""
6148
6149 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6150 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6151 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6152 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6153 elements.
6154
6155 Semantics:
6156 """"""""""
6157
6158 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6159 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6160 argument.
6161
6162 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6163 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6164
6165 Example:
6166 """"""""
6167
6168 .. code-block:: llvm
6169
6170       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6171
6172 .. _i_call:
6173
6174 '``call``' Instruction
6175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6176
6177 Syntax:
6178 """""""
6179
6180 ::
6181
6182       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6183
6184 Overview:
6185 """""""""
6186
6187 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6188
6189 Arguments:
6190 """"""""""
6191
6192 This instruction requires several arguments:
6193
6194 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6195    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6196    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6197    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6198    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6199
6200    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6201       recursive cycle in the call graph.
6202    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6203       forwarded in place.
6204
6205    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6206    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6207    rules:
6208
6209    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6210      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6211    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6212      produced by the call or void.
6213    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6214      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6215      in address space.
6216    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6217    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6218      returned, and inalloca, must match.
6219
6220    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6221    the following conditions are met:
6222
6223    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6224    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6225       uses value of call or is void).
6226    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6227       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6228    -  `Platform specific constraints are
6229       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6230
6231 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6232    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6233    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6234    calling convention of the call must match the calling convention of
6235    the target function, or else the behavior is undefined.
6236 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6237    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6238    are valid here.
6239 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6240    type of the return value. Functions that return no value are marked
6241    ``void``.
6242 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6243    being invoked. The argument types must match the types implied by
6244    this signature. This type can be omitted if the function is not
6245    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6246    function.
6247 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6248    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6249    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6250    to function value.
6251 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6252    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6253    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6254    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6255    extra arguments can be specified.
6256 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6257    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6258    attributes are valid here.
6259
6260 Semantics:
6261 """"""""""
6262
6263 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6264 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6265 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6266 flow continues with the instruction after the function call, and the
6267 return value of the function is bound to the result argument.
6268
6269 Example:
6270 """"""""
6271
6272 .. code-block:: llvm
6273
6274       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6275       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6276       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6277       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6278       call void %foo(i8 97 signext)
6279
6280       %struct.A = type { i32, i8 }
6281       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6282       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6283       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6284       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6285       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6286
6287 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6288 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6289 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6290 This is something we'd like to change in the future to provide better
6291 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6292
6293 .. _i_va_arg:
6294
6295 '``va_arg``' Instruction
6296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6297
6298 Syntax:
6299 """""""
6300
6301 ::
6302
6303       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6304
6305 Overview:
6306 """""""""
6307
6308 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6309 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6310 the ``va_arg`` macro in C.
6311
6312 Arguments:
6313 """"""""""
6314
6315 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6316 argument. It returns a value of the specified argument type and
6317 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6318 type of ``va_list`` is target specific.
6319
6320 Semantics:
6321 """"""""""
6322
6323 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6324 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6325 the next argument. For more information, see the variable argument
6326 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6327
6328 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6329 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6330 function.
6331
6332 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6333 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6334
6335 Example:
6336 """"""""
6337
6338 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6339
6340 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6341 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6342 types on any target.
6343
6344 .. _i_landingpad:
6345
6346 '``landingpad``' Instruction
6347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6348
6349 Syntax:
6350 """""""
6351
6352 ::
6353
6354       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6355       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6356
6357       <clause> := catch <type> <value>
6358       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6359
6360 Overview:
6361 """""""""
6362
6363 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6364 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6365 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6366 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6367 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6368 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6369
6370 Arguments:
6371 """"""""""
6372
6373 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6374 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6375 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6376
6377 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6378 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6379 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6380 clause takes an array constant as its argument. Use
6381 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6382 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6383 the ``cleanup`` flag.
6384
6385 Semantics:
6386 """"""""""
6387
6388 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6389 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6390 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6391 calling conventions, how the personality function results are
6392 represented in LLVM IR is target specific.
6393
6394 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6395 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6396 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6397 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6398 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6399 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6400 unwinding continues further up the call stack.
6401
6402 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6403
6404 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6405    of an '``invoke``' instruction.
6406 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6407    first non-PHI instruction.
6408 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6409    pad block.
6410 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6411    '``landingpad``' instruction.
6412 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6413    personality function.
6414
6415 Example:
6416 """"""""
6417
6418 .. code-block:: llvm
6419
6420       ;; A landing pad which can catch an integer.
6421       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6422                catch i8** @_ZTIi
6423       ;; A landing pad that is a cleanup.
6424       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6425                cleanup
6426       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6427       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6428                catch i8** @_ZTIi
6429                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6430
6431 .. _intrinsics:
6432
6433 Intrinsic Functions
6434 ===================
6435
6436 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6437 have well known names and semantics and are required to follow certain
6438 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6439 for the LLVM language that does not require changing all of the
6440 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6441 reader/writer, the parser, etc...).
6442
6443 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6444 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6445 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6446 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6447 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6448 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6449 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6450 are added that they be documented here.
6451
6452 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6453 represents a family of functions that perform the same operation but on
6454 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6455 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6456 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6457 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6458 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6459 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6460 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6461 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6462 argument or the result.
6463
6464 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6465 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6466 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6467 whose type is matched against another type do not. For example, the
6468 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6469 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6470 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6471 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6472 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6473 type is matched against the return type, it does not require its own
6474 name suffix.
6475
6476 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6477 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6478
6479 .. _int_varargs:
6480
6481 Variable Argument Handling Intrinsics
6482 -------------------------------------
6483
6484 Variable argument support is defined in LLVM with the
6485 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6486 functions. These functions are related to the similarly named macros
6487 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6488
6489 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6490 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6491 does not define what this type is, so all transformations should be
6492 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6493
6494 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6495 variable argument handling intrinsic functions are used.
6496
6497 .. code-block:: llvm
6498
6499     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6500       ; Initialize variable argument processing
6501       %ap = alloca i8*
6502       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6503       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6504
6505       ; Read a single integer argument
6506       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6507
6508       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6509       %aq = alloca i8*
6510       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6511       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6512       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6513
6514       ; Stop processing of arguments.
6515       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6516       ret i32 %tmp
6517     }
6518
6519     declare void @llvm.va_start(i8*)
6520     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6521     declare void @llvm.va_end(i8*)
6522
6523 .. _int_va_start:
6524
6525 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6527
6528 Syntax:
6529 """""""
6530
6531 ::
6532
6533       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6534
6535 Overview:
6536 """""""""
6537
6538 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6539 subsequent use by ``va_arg``.
6540
6541 Arguments:
6542 """"""""""
6543
6544 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6545
6546 Semantics:
6547 """"""""""
6548
6549 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6550 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6551 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6552 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6553 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6554 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6555 that out.
6556
6557 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6559
6560 Syntax:
6561 """""""
6562
6563 ::
6564
6565       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6566
6567 Overview:
6568 """""""""
6569
6570 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6571 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6572
6573 Arguments:
6574 """"""""""
6575
6576 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6582 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6583 element to which the argument points. Calls to
6584 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6585 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6586 ``llvm.va_end``.
6587
6588 .. _int_va_copy:
6589
6590 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6592
6593 Syntax:
6594 """""""
6595
6596 ::
6597
6598       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6599
6600 Overview:
6601 """""""""
6602
6603 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6604 from the source argument list to the destination argument list.
6605
6606 Arguments:
6607 """"""""""
6608
6609 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6610 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6611
6612 Semantics:
6613 """"""""""
6614
6615 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6616 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6617 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6618 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6619 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6620
6621 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6622 --------------------------------------
6623
6624 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6625 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6626 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6627 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6628 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6629 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6630 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6631 details, see `Accurate Garbage Collection with
6632 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6633
6634 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6635 address space (address space zero).
6636
6637 .. _int_gcroot:
6638
6639 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6641
6642 Syntax:
6643 """""""
6644
6645 ::
6646
6647       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6648
6649 Overview:
6650 """""""""
6651
6652 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6653 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6654
6655 Arguments:
6656 """"""""""
6657
6658 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6659 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6660 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6661 root.
6662
6663 Semantics:
6664 """"""""""
6665
6666 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6667 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6668 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6669 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6670 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6671
6672 .. _int_gcread:
6673
6674 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6676
6677 Syntax:
6678 """""""
6679
6680 ::
6681
6682       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6683
6684 Overview:
6685 """""""""
6686
6687 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6688 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6689 barriers.
6690
6691 Arguments:
6692 """"""""""
6693
6694 The second argument is the address to read from, which should be an
6695 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6696 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6697 runtime (otherwise null).
6698
6699 Semantics:
6700 """"""""""
6701
6702 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6703 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6704 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6705 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6706 algorithm <gc>`.
6707
6708 .. _int_gcwrite:
6709
6710 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6712
6713 Syntax:
6714 """""""
6715
6716 ::
6717
6718       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6719
6720 Overview:
6721 """""""""
6722
6723 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6724 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6725 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6726
6727 Arguments:
6728 """"""""""
6729
6730 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6731 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6732 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6733 object, Obj may be null.
6734
6735 Semantics:
6736 """"""""""
6737
6738 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6739 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6740 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6741 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6742 algorithm <gc>`.
6743
6744 Code Generator Intrinsics
6745 -------------------------
6746
6747 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6748 may only be implemented with code generator support.
6749
6750 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6752
6753 Syntax:
6754 """""""
6755
6756 ::
6757
6758       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6759
6760 Overview:
6761 """""""""
6762
6763 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6764 target-specific value indicating the return address of the current
6765 function or one of its callers.
6766
6767 Arguments:
6768 """"""""""
6769
6770 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6771 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6772 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6773 value.
6774
6775 Semantics:
6776 """"""""""
6777
6778 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6779 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6780 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6781 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6782 used for debugging purposes.
6783
6784 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6785 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6786 of the obvious source-language caller.
6787
6788 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6790
6791 Syntax:
6792 """""""
6793
6794 ::
6795
6796       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6797
6798 Overview:
6799 """""""""
6800
6801 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6802 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6803
6804 Arguments:
6805 """"""""""
6806
6807 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6808 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6809 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6810 value.
6811
6812 Semantics:
6813 """"""""""
6814
6815 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6816 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6817 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6818 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6819 used for debugging purposes.
6820
6821 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6822 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6823 of the obvious source-language caller.
6824
6825 .. _int_read_register:
6826 .. _int_write_register:
6827
6828 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
6829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6830
6831 Syntax:
6832 """""""
6833
6834 ::
6835
6836       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
6837       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
6838       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
6839       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
6840       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
6841
6842 Overview:
6843 """""""""
6844
6845 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
6846 provides access to the named register. The register must be valid on
6847 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
6848 with the register being read.
6849
6850 Semantics:
6851 """"""""""
6852
6853 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
6854 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
6855 the current value of the register, where possible.
6856
6857 This is useful to implement named register global variables that need
6858 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
6859 bare-metal programs including OS kernels.
6860
6861 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
6862 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
6863 allocatable registers are not supported.
6864
6865 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
6866 architectures (ARM, ARM64, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
6867 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
6868 registers.
6869
6870 .. _int_stacksave:
6871
6872 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6874
6875 Syntax:
6876 """""""
6877
6878 ::
6879
6880       declare i8* @llvm.stacksave()
6881
6882 Overview:
6883 """""""""
6884
6885 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6886 of the function stack, for use with
6887 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6888 implementing language features like scoped automatic variable sized
6889 arrays in C99.
6890
6891 Semantics:
6892 """"""""""
6893
6894 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6895 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6896 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6897 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6898 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6899 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6900 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6901
6902 .. _int_stackrestore:
6903
6904 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6906
6907 Syntax:
6908 """""""
6909
6910 ::
6911
6912       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6913
6914 Overview:
6915 """""""""
6916
6917 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6918 the function stack to the state it was in when the corresponding
6919 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6920 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6921 sized arrays in C99.
6922
6923 Semantics:
6924 """"""""""
6925
6926 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6927
6928 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6930
6931 Syntax:
6932 """""""
6933
6934 ::
6935
6936       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6937
6938 Overview:
6939 """""""""
6940
6941 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6942 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6943 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6944 its performance characteristics.
6945
6946 Arguments:
6947 """"""""""
6948
6949 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6950 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6951 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6952 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6953 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6954 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6955 arguments must be constant integers.
6956
6957 Semantics:
6958 """"""""""
6959
6960 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6961 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6962 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6963 the processor cache for better performance.
6964
6965 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6967
6968 Syntax:
6969 """""""
6970
6971 ::
6972
6973       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6974
6975 Overview:
6976 """""""""
6977
6978 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6979 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6980 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6981 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6982 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6983 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6984 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6985 allow correlations of simulation runs.
6986
6987 Arguments:
6988 """"""""""
6989
6990 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6991
6992 Semantics:
6993 """"""""""
6994
6995 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6996 that do not support this intrinsic may ignore it.
6997
6998 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7000
7001 Syntax:
7002 """""""
7003
7004 ::
7005
7006       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7007
7008 Overview:
7009 """""""""
7010
7011 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7012 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7013 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7014 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7015 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7016 timings.
7017
7018 Semantics:
7019 """"""""""
7020
7021 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7022 memory. Implementations are allowed to either return a application
7023 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7024 is lowered to a constant 0.
7025
7026 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7027 running at and the host platform.
7028
7029 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7031
7032 Syntax:
7033 """""""
7034
7035 ::
7036
7037       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7038
7039 Overview:
7040 """""""""
7041
7042 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7043 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7044 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7045 flushes the instruction cache.
7046
7047 Semantics:
7048 """"""""""
7049
7050 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7051 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7052 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7053 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7054 privileges.
7055
7056 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7057 time library.
7058
7059 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7060 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7061
7062 Standard C Library Intrinsics
7063 -----------------------------
7064
7065 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7066 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7067 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7068 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7069
7070 .. _int_memcpy:
7071
7072 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7074
7075 Syntax:
7076 """""""
7077
7078 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7079 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7080 support all bit widths however.
7081
7082 ::
7083
7084       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7085                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7086       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7087                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7088
7089 Overview:
7090 """""""""
7091
7092 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7093 source location to the destination location.
7094
7095 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7096 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7097 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7098
7099 Arguments:
7100 """"""""""
7101
7102 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7103 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7104 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7105 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7106 boolean indicating a volatile access.
7107
7108 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7109 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7110 are aligned to that boundary.
7111
7112 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7113 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7114 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7115
7116 Semantics:
7117 """"""""""
7118
7119 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7120 source location to the destination location, which are not allowed to
7121 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7122 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7123 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7124
7125 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7127
7128 Syntax:
7129 """""""
7130
7131 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7132 bit width and for different address space. Not all targets support all
7133 bit widths however.
7134
7135 ::
7136
7137       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7138                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7139       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7140                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7141
7142 Overview:
7143 """""""""
7144
7145 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7146 source location to the destination location. It is similar to the
7147 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7148 overlap.
7149
7150 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7151 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7152 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7153
7154 Arguments:
7155 """"""""""
7156
7157 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7158 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7159 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7160 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7161 boolean indicating a volatile access.
7162
7163 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7164 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7165 aligned to that boundary.
7166
7167 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7168 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7169 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7170
7171 Semantics:
7172 """"""""""
7173
7174 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7175 source location to the destination location, which may overlap. It
7176 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7177 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7178 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7179
7180 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7182
7183 Syntax:
7184 """""""
7185
7186 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7187 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7188 support all bit widths.
7189
7190 ::
7191
7192       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7193                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7194       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7195                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7196
7197 Overview:
7198 """""""""
7199
7200 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7201 particular byte value.
7202
7203 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7204 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7205 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7206
7207 Arguments:
7208 """"""""""
7209
7210 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7211 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7212 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7213 argument is the known alignment of the destination location.
7214
7215 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7216 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7217 that boundary.
7218
7219 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7220 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7221 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7222
7223 Semantics:
7224 """"""""""
7225
7226 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7227 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7228 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7229 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7230
7231 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7233
7234 Syntax:
7235 """""""
7236
7237 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7238 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7239 all types however.
7240
7241 ::
7242
7243       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7244       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7245       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7246       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7247       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7248
7249 Overview:
7250 """""""""
7251
7252 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7253 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7254 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7255 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7256 because there is no need to worry about errno being set).
7257 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7258
7259 Arguments:
7260 """"""""""
7261
7262 The argument and return value are floating point numbers of the same
7263 type.
7264
7265 Semantics:
7266 """"""""""
7267
7268 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7269 nonnegative floating point number.
7270
7271 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7273
7274 Syntax:
7275 """""""
7276
7277 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7278 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7279 all types however.
7280
7281 ::
7282
7283       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7284       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7285       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7286       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7287       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7288
7289 Overview:
7290 """""""""
7291
7292 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7293 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7294 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7295 used, the second argument remains a scalar integer value.
7296
7297 Arguments:
7298 """"""""""
7299
7300 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7301 raise to that power.
7302
7303 Semantics:
7304 """"""""""
7305
7306 This function returns the first value raised to the second power with an
7307 unspecified sequence of rounding operations.
7308
7309 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7311
7312 Syntax:
7313 """""""
7314
7315 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7316 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7317 all types however.
7318
7319 ::
7320
7321       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7322       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7323       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7324       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7325       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7326
7327 Overview:
7328 """""""""
7329
7330 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7331
7332 Arguments:
7333 """"""""""
7334
7335 The argument and return value are floating point numbers of the same
7336 type.
7337
7338 Semantics:
7339 """"""""""
7340
7341 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7342 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7343 conditions in the same way.
7344
7345 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7347
7348 Syntax:
7349 """""""
7350
7351 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7352 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7353 all types however.
7354
7355 ::
7356
7357       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7358       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7359       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7360       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7361       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7367
7368 Arguments:
7369 """"""""""
7370
7371 The argument and return value are floating point numbers of the same
7372 type.
7373
7374 Semantics:
7375 """"""""""
7376
7377 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7378 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7379 conditions in the same way.
7380
7381 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7383
7384 Syntax:
7385 """""""
7386
7387 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7388 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7389 all types however.
7390
7391 ::
7392
7393       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7394       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7395       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7396       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7397       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7398
7399 Overview:
7400 """""""""
7401
7402 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7403 specified (positive or negative) power.
7404
7405 Arguments:
7406 """"""""""
7407
7408 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7409 to raise to that power.
7410
7411 Semantics:
7412 """"""""""
7413
7414 This function returns the first value raised to the second power,
7415 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7416 handles error conditions in the same way.
7417
7418 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7420
7421 Syntax:
7422 """""""
7423
7424 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7425 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7426 all types however.
7427
7428 ::
7429
7430       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7431       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7432       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7433       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7434       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7435
7436 Overview:
7437 """""""""
7438
7439 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7440
7441 Arguments:
7442 """"""""""
7443
7444 The argument and return value are floating point numbers of the same
7445 type.
7446
7447 Semantics:
7448 """"""""""
7449
7450 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7451 would, and handles error conditions in the same way.
7452
7453 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7455
7456 Syntax:
7457 """""""
7458
7459 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7460 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7461 all types however.
7462
7463 ::
7464
7465       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7466       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7467       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7468       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7469       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7470
7471 Overview:
7472 """""""""
7473
7474 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7475
7476 Arguments:
7477 """"""""""
7478
7479 The argument and return value are floating point numbers of the same
7480 type.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7486 would, and handles error conditions in the same way.
7487
7488 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7490
7491 Syntax:
7492 """""""
7493
7494 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7495 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7496 all types however.
7497
7498 ::
7499
7500       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7501       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7502       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7503       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7504       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7505
7506 Overview:
7507 """""""""
7508
7509 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7510
7511 Arguments:
7512 """"""""""
7513
7514 The argument and return value are floating point numbers of the same
7515 type.
7516
7517 Semantics:
7518 """"""""""
7519
7520 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7521 would, and handles error conditions in the same way.
7522
7523 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7525
7526 Syntax:
7527 """""""
7528
7529 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7530 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7531 all types however.
7532
7533 ::
7534
7535       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7536       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7537       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7538       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7539       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7540
7541 Overview:
7542 """""""""
7543
7544 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7545
7546 Arguments:
7547 """"""""""
7548
7549 The argument and return value are floating point numbers of the same
7550 type.
7551
7552 Semantics:
7553 """"""""""
7554
7555 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7556 would, and handles error conditions in the same way.
7557
7558 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7565 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7566 all types however.
7567
7568 ::
7569
7570       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7571       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7572       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7573       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7574       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7575
7576 Overview:
7577 """""""""
7578
7579 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7580
7581 Arguments:
7582 """"""""""
7583
7584 The argument and return value are floating point numbers of the same
7585 type.
7586
7587 Semantics:
7588 """"""""""
7589
7590 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7591 would, and handles error conditions in the same way.
7592
7593 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7595
7596 Syntax:
7597 """""""
7598
7599 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7600 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7601 all types however.
7602
7603 ::
7604
7605       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7606       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7607       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7608       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7609       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7610
7611 Overview:
7612 """""""""
7613
7614 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7615 operation.
7616
7617 Arguments:
7618 """"""""""
7619
7620 The argument and return value are floating point numbers of the same
7621 type.
7622
7623 Semantics:
7624 """"""""""
7625
7626 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7627 would, and does not set errno.
7628
7629 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7631
7632 Syntax:
7633 """""""
7634
7635 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7636 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7637 all types however.
7638
7639 ::
7640
7641       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7642       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7643       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7644       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7645       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7646
7647 Overview:
7648 """""""""
7649
7650 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7651 operand.
7652
7653 Arguments:
7654 """"""""""
7655
7656 The argument and return value are floating point numbers of the same
7657 type.
7658
7659 Semantics:
7660 """"""""""
7661
7662 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7663 would, and handles error conditions in the same way.
7664
7665 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7667
7668 Syntax:
7669 """""""
7670
7671 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7672 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7673 all types however.
7674
7675 ::
7676
7677       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7678       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7679       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7680       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7681       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7682
7683 Overview:
7684 """""""""
7685
7686 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7687 first operand and the sign of the second operand.
7688
7689 Arguments:
7690 """"""""""
7691
7692 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7693 type.
7694
7695 Semantics:
7696 """"""""""
7697
7698 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7699 functions would, and handles error conditions in the same way.
7700
7701 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7703
7704 Syntax:
7705 """""""
7706
7707 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7708 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7709 all types however.
7710
7711 ::
7712
7713       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7714       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7715       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7716       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7717       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7718
7719 Overview:
7720 """""""""
7721
7722 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7723
7724 Arguments:
7725 """"""""""
7726
7727 The argument and return value are floating point numbers of the same
7728 type.
7729
7730 Semantics:
7731 """"""""""
7732
7733 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7734 would, and handles error conditions in the same way.
7735
7736 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7738
7739 Syntax:
7740 """""""
7741
7742 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7743 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7744 all types however.
7745
7746 ::
7747
7748       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7749       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7750       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7751       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7752       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7753
7754 Overview:
7755 """""""""
7756
7757 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7758
7759 Arguments:
7760 """"""""""
7761
7762 The argument and return value are floating point numbers of the same
7763 type.
7764
7765 Semantics:
7766 """"""""""
7767
7768 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7769 would, and handles error conditions in the same way.
7770
7771 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7773
7774 Syntax:
7775 """""""
7776
7777 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7778 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7779 all types however.
7780
7781 ::
7782
7783       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7784       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7785       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7786       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7787       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7788
7789 Overview:
7790 """""""""
7791
7792 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7793 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7794
7795 Arguments:
7796 """"""""""
7797
7798 The argument and return value are floating point numbers of the same
7799 type.
7800
7801 Semantics:
7802 """"""""""
7803
7804 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7805 would, and handles error conditions in the same way.
7806
7807 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7809
7810 Syntax:
7811 """""""
7812
7813 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7814 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7815 all types however.
7816
7817 ::
7818
7819       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7820       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7821       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7822       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7823       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7824
7825 Overview:
7826 """""""""
7827
7828 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7829 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7830 operand isn't an integer.
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 ``rint`` functions
7842 would, and handles error conditions in the same way.
7843
7844 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7846
7847 Syntax:
7848 """""""
7849
7850 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` 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.nearbyint.f32(float  %Val)
7857       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7858       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7859       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7860       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7861
7862 Overview:
7863 """""""""
7864
7865 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7866 nearest integer.
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 ``nearbyint``
7878 functions would, and handles error conditions in the same way.
7879
7880 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7882
7883 Syntax:
7884 """""""
7885
7886 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` 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.round.f32(float  %Val)
7893       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7894       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7895       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7896       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7897
7898 Overview:
7899 """""""""
7900
7901 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7902 nearest integer.
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 ``round``
7914 functions would, and handles error conditions in the same way.
7915
7916 Bit Manipulation Intrinsics
7917 ---------------------------
7918
7919 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7920 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7921
7922 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7924
7925 Syntax:
7926 """""""
7927
7928 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7929 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7930
7931 ::
7932
7933       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7934       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7935       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7936
7937 Overview:
7938 """""""""
7939
7940 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7941 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7942 These are useful for performing operations on data that is not in the
7943 target's native byte order.
7944
7945 Semantics:
7946 """"""""""
7947
7948 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7949 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7950 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7951 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7952 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7953 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7954 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7955 respectively).
7956
7957 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7959
7960 Syntax:
7961 """""""
7962
7963 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7964 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7965 support all bit widths or vector types, however.
7966
7967 ::
7968
7969       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7970       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7971       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7972       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7973       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7974       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7975
7976 Overview:
7977 """""""""
7978
7979 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7980 in a value.
7981
7982 Arguments:
7983 """"""""""
7984
7985 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7986 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7987 match the argument type.
7988
7989 Semantics:
7990 """"""""""
7991
7992 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7993 each element of a vector.
7994
7995 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7997
7998 Syntax:
7999 """""""
8000
8001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8002 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8003 targets support all bit widths or vector types, however.
8004
8005 ::
8006
8007       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8008       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8009       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8010       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8011       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8012       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8013
8014 Overview:
8015 """""""""
8016
8017 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8018 leading zeros in a variable.
8019
8020 Arguments:
8021 """"""""""
8022
8023 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8024 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8025 type must match the first argument type.
8026
8027 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8028 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8029 defined result. Historically some architectures did not provide a
8030 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8031 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8032
8033 Semantics:
8034 """"""""""
8035
8036 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8037 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8038 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8039 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8040 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8041
8042 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8044
8045 Syntax:
8046 """""""
8047
8048 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8049 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8050 support all bit widths or vector types, however.
8051
8052 ::
8053
8054       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8055       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8056       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8057       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8058       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8059       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8060
8061 Overview:
8062 """""""""
8063
8064 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8065 trailing zeros.
8066
8067 Arguments:
8068 """"""""""
8069
8070 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8071 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8072 type must match the first argument type.
8073
8074 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8075 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8076 defined result. Historically some architectures did not provide a
8077 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8078 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8079
8080 Semantics:
8081 """"""""""
8082
8083 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8084 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8085 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8086 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8087 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8088
8089 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8090 -----------------------------------
8091
8092 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8093
8094 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8101 on any integer bit width.
8102
8103 ::
8104
8105       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8106       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8107       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8113 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8114 occurred during the signed summation.
8115
8116 Arguments:
8117 """"""""""
8118
8119 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8120 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8121 bit width. The second element of the result structure must be of type
8122 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8123 addition.
8124
8125 Semantics:
8126 """"""""""
8127
8128 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8129 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8130 first element of which is the signed summation, and the second element
8131 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8132 overflow.
8133
8134 Examples:
8135 """""""""
8136
8137 .. code-block:: llvm
8138
8139       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8140       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8141       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8142       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8143
8144 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8146
8147 Syntax:
8148 """""""
8149
8150 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8151 on any integer bit width.
8152
8153 ::
8154
8155       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8156       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8157       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8158
8159 Overview:
8160 """""""""
8161
8162 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8163 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8164 occurred during the unsigned summation.
8165
8166 Arguments:
8167 """"""""""
8168
8169 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8170 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8171 bit width. The second element of the result structure must be of type
8172 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8173 addition.
8174
8175 Semantics:
8176 """"""""""
8177
8178 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8179 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8180 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8181 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8182
8183 Examples:
8184 """""""""
8185
8186 .. code-block:: llvm
8187
8188       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8189       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8190       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8191       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8192
8193 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8195
8196 Syntax:
8197 """""""
8198
8199 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8200 on any integer bit width.
8201
8202 ::
8203
8204       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8205       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8206       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8207
8208 Overview:
8209 """""""""
8210
8211 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8212 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8213 overflow occurred during the signed subtraction.
8214
8215 Arguments:
8216 """"""""""
8217
8218 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8219 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8220 bit width. The second element of the result structure must be of type
8221 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8222 subtraction.
8223
8224 Semantics:
8225 """"""""""
8226
8227 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8228 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8229 first element of which is the subtraction, and the second element of
8230 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8231 overflow.
8232
8233 Examples:
8234 """""""""
8235
8236 .. code-block:: llvm
8237
8238       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8239       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8240       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8241       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8242
8243 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8245
8246 Syntax:
8247 """""""
8248
8249 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8250 on any integer bit width.
8251
8252 ::
8253
8254       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8255       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8256       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8257
8258 Overview:
8259 """""""""
8260
8261 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8262 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8263 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8264
8265 Arguments:
8266 """"""""""
8267
8268 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8269 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8270 bit width. The second element of the result structure must be of type
8271 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8272 subtraction.
8273
8274 Semantics:
8275 """"""""""
8276
8277 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8278 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8279 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8280 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8281 overflow.
8282
8283 Examples:
8284 """""""""
8285
8286 .. code-block:: llvm
8287
8288       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8289       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8290       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8291       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8292
8293 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8295
8296 Syntax:
8297 """""""
8298
8299 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8300 on any integer bit width.
8301
8302 ::
8303
8304       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8305       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8306       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8307
8308 Overview:
8309 """""""""
8310
8311 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8312 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8313 overflow occurred during the signed multiplication.
8314
8315 Arguments:
8316 """"""""""
8317
8318 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8319 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8320 bit width. The second element of the result structure must be of type
8321 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8322 multiplication.
8323
8324 Semantics:
8325 """"""""""
8326
8327 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8328 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8329 the first element of which is the multiplication, and the second element
8330 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8331 overflow.
8332
8333 Examples:
8334 """""""""
8335
8336 .. code-block:: llvm
8337
8338       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8339       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8340       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8341       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8342
8343 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8345
8346 Syntax:
8347 """""""
8348
8349 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8350 on any integer bit width.
8351
8352 ::
8353
8354       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8355       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8356       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8357
8358 Overview:
8359 """""""""
8360
8361 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8362 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8363 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8364
8365 Arguments:
8366 """"""""""
8367
8368 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8369 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8370 bit width. The second element of the result structure must be of type
8371 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8372 multiplication.
8373
8374 Semantics:
8375 """"""""""
8376
8377 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8378 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8379 the first element of which is the multiplication, and the second
8380 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8381 resulted in an overflow.
8382
8383 Examples:
8384 """""""""
8385
8386 .. code-block:: llvm
8387
8388       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8389       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8390       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8391       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8392
8393 Specialised Arithmetic Intrinsics
8394 ---------------------------------
8395
8396 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8398
8399 Syntax:
8400 """""""
8401
8402 ::
8403
8404       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8405       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8406
8407 Overview:
8408 """""""""
8409
8410 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8411 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8412 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8413 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8414 and add instructions.
8415
8416 Arguments:
8417 """"""""""
8418
8419 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8420 multiplicands, a and b, and an addend c.
8421
8422 Semantics:
8423 """"""""""
8424
8425 The expression:
8426
8427 ::
8428
8429       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8430
8431 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8432 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8433 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8434 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8435 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8436 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8437
8438 Examples:
8439 """""""""
8440
8441 .. code-block:: llvm
8442
8443       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8444
8445 Half Precision Floating Point Intrinsics
8446 ----------------------------------------
8447
8448 For most target platforms, half precision floating point is a
8449 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8450 but does not support computation in the format.
8451
8452 This means that code must first load the half-precision floating point
8453 value as an i16, then convert it to float with
8454 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8455 then be performed on the float value (including extending to double
8456 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8457 if needed, then converted to i16 with
8458 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8459 i16 value.
8460
8461 .. _int_convert_to_fp16:
8462
8463 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8465
8466 Syntax:
8467 """""""
8468
8469 ::
8470
8471       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8472
8473 Overview:
8474 """""""""
8475
8476 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8477 from single precision floating point format to half precision floating
8478 point format.
8479
8480 Arguments:
8481 """"""""""
8482
8483 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8484 converted.
8485
8486 Semantics:
8487 """"""""""
8488
8489 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8490 from single precision floating point format to half precision floating
8491 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8492 converted number.
8493
8494 Examples:
8495 """""""""
8496
8497 .. code-block:: llvm
8498
8499       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8500       store i16 %res, i16* @x, align 2
8501
8502 .. _int_convert_from_fp16:
8503
8504 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8506
8507 Syntax:
8508 """""""
8509
8510 ::
8511
8512       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8513
8514 Overview:
8515 """""""""
8516
8517 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8518 conversion from half precision floating point format to single precision
8519 floating point format.
8520
8521 Arguments:
8522 """"""""""
8523
8524 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8525 converted.
8526
8527 Semantics:
8528 """"""""""
8529
8530 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8531 conversion from half single precision floating point format to single
8532 precision floating point format. The input half-float value is
8533 represented by an ``i16`` value.
8534
8535 Examples:
8536 """""""""
8537
8538 .. code-block:: llvm
8539
8540       %a = load i16* @x, align 2
8541       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8542
8543 Debugger Intrinsics
8544 -------------------
8545
8546 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8547 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8548 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8549 document.
8550
8551 Exception Handling Intrinsics
8552 -----------------------------
8553
8554 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8555 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8556 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8557
8558 .. _int_trampoline:
8559
8560 Trampoline Intrinsics
8561 ---------------------
8562
8563 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8564 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8565 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8566 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8567 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8568 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8569 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8570 extension.
8571
8572 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8573 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8574 It can be created as follows:
8575
8576 .. code-block:: llvm
8577
8578       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8579       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8580       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8581       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8582       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8583
8584 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8585 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8586
8587 .. _int_it:
8588
8589 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8591
8592 Syntax:
8593 """""""
8594
8595 ::
8596
8597       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8598
8599 Overview:
8600 """""""""
8601
8602 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8603 turning it into a trampoline.
8604
8605 Arguments:
8606 """"""""""
8607
8608 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8609 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8610 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8611 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8612 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8613 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8614 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8615 bitcast to an ``i8*``.
8616
8617 Semantics:
8618 """"""""""
8619
8620 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8621 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8622 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8623 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8624 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8625 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8626 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8627 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8628 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8629 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8630 modified, then the effect of any later call to the returned function
8631 pointer is undefined.
8632
8633 .. _int_at:
8634
8635 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8637
8638 Syntax:
8639 """""""
8640
8641 ::
8642
8643       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8644
8645 Overview:
8646 """""""""
8647
8648 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8649 a trampoline (passed as ``tramp``).
8650
8651 Arguments:
8652 """"""""""
8653
8654 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8655 code filled in by a previous call to
8656 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8657
8658 Semantics:
8659 """"""""""
8660
8661 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8662 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8663 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8664 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8665 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8666
8667 Memory Use Markers
8668 ------------------
8669
8670 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8671 memory objects and ranges where variables are immutable.
8672
8673 .. _int_lifestart:
8674
8675 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8677
8678 Syntax:
8679 """""""
8680
8681 ::
8682
8683       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8684
8685 Overview:
8686 """""""""
8687
8688 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8689 object's lifetime.
8690
8691 Arguments:
8692 """"""""""
8693
8694 The first argument is a constant integer representing the size of the
8695 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8696 to the object.
8697
8698 Semantics:
8699 """"""""""
8700
8701 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8702 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8703 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8704 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8705
8706 .. _int_lifeend:
8707
8708 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8710
8711 Syntax:
8712 """""""
8713
8714 ::
8715
8716       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8717
8718 Overview:
8719 """""""""
8720
8721 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8722 object's lifetime.
8723
8724 Arguments:
8725 """"""""""
8726
8727 The first argument is a constant integer representing the size of the
8728 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8729 to the object.
8730
8731 Semantics:
8732 """"""""""
8733
8734 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8735 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8736 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8737 object following this intrinsic may be removed as dead.
8738
8739 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8741
8742 Syntax:
8743 """""""
8744
8745 ::
8746
8747       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8748
8749 Overview:
8750 """""""""
8751
8752 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8753 a memory object will not change.
8754
8755 Arguments:
8756 """"""""""
8757
8758 The first argument is a constant integer representing the size of the
8759 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8760 to the object.
8761
8762 Semantics:
8763 """"""""""
8764
8765 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8766 the return value, the referenced memory location is constant and
8767 unchanging.
8768
8769 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8771
8772 Syntax:
8773 """""""
8774
8775 ::
8776
8777       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8778
8779 Overview:
8780 """""""""
8781
8782 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8783 memory object are mutable.
8784
8785 Arguments:
8786 """"""""""
8787
8788 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8789 The second argument is a constant integer representing the size of the
8790 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8791 pointer to the object.
8792
8793 Semantics:
8794 """"""""""
8795
8796 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8797
8798 General Intrinsics
8799 ------------------
8800
8801 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8802 purpose.
8803
8804 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806
8807 Syntax:
8808 """""""
8809
8810 ::
8811
8812       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8813
8814 Overview:
8815 """""""""
8816
8817 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8818
8819 Arguments:
8820 """"""""""
8821
8822 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8823 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8824 source file name, and the last argument is the line number.
8825
8826 Semantics:
8827 """"""""""
8828
8829 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8830 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8831 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8832 ignored by code generation and optimization.
8833
8834 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8836
8837 Syntax:
8838 """""""
8839
8840 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8841 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8842 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8843 '``0``'.
8844
8845 ::
8846
8847       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8848       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8849       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8850       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8851       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8852
8853 Overview:
8854 """""""""
8855
8856 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8857
8858 Arguments:
8859 """"""""""
8860
8861 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8862 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8863 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8864 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8865
8866 Semantics:
8867 """"""""""
8868
8869 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8870 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8871 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8872 generation and optimization.
8873
8874 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8876
8877 Syntax:
8878 """""""
8879
8880 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8881 any integer bit width.
8882
8883 ::
8884
8885       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8886       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8887       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8888       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8889       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8890
8891 Overview:
8892 """""""""
8893
8894 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8895
8896 Arguments:
8897 """"""""""
8898
8899 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8900 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8901 global string which is the source file name, and the last argument is
8902 the line number. It returns the value of the first argument.
8903
8904 Semantics:
8905 """"""""""
8906
8907 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8908 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8909 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8910 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8911
8912 '``llvm.trap``' Intrinsic
8913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8914
8915 Syntax:
8916 """""""
8917
8918 ::
8919
8920       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8921
8922 Overview:
8923 """""""""
8924
8925 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8926
8927 Arguments:
8928 """"""""""
8929
8930 None.
8931
8932 Semantics:
8933 """"""""""
8934
8935 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8936 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8937 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8938
8939 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8941
8942 Syntax:
8943 """""""
8944
8945 ::
8946
8947       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8948
8949 Overview:
8950 """""""""
8951
8952 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8953
8954 Arguments:
8955 """"""""""
8956
8957 None.
8958
8959 Semantics:
8960 """"""""""
8961
8962 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8963 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8964 debugger.
8965
8966 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8968
8969 Syntax:
8970 """""""
8971
8972 ::
8973
8974       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8975
8976 Overview:
8977 """""""""
8978
8979 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8980 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8981 is placed on the stack before local variables.
8982
8983 Arguments:
8984 """"""""""
8985
8986 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8987 The first argument is the value loaded from the stack guard
8988 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8989 enough space to hold the value of the guard.
8990
8991 Semantics:
8992 """"""""""
8993
8994 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8995 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8996 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8997 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8998 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8999 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9000 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9001
9002 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9004
9005 Syntax:
9006 """""""
9007
9008 ::
9009
9010       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9011
9012 Overview:
9013 """""""""
9014
9015 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9016 created stack protector and if they are not equal calls the
9017 ``__stack_chk_fail()`` function.
9018
9019 Arguments:
9020 """"""""""
9021
9022 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9023 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9024
9025 Semantics:
9026 """"""""""
9027
9028 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9029 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9030 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9031
9032 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9033 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9034 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9035 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9036 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9037 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9038 codegen after the tail call decision has occurred.
9039
9040 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9042
9043 Syntax:
9044 """""""
9045
9046 ::
9047
9048       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9049       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9050
9051 Overview:
9052 """""""""
9053
9054 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9055 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9056 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9057 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9058 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9059 other object.
9060
9061 Arguments:
9062 """"""""""
9063
9064 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9065 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9066 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9067 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9068 only accepts constants.
9069
9070 Semantics:
9071 """"""""""
9072
9073 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9074 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9075 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9076 on the ``min`` argument).
9077
9078 '``llvm.expect``' Intrinsic
9079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9080
9081 Syntax:
9082 """""""
9083
9084 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9085 integer bit width.
9086
9087 ::
9088
9089       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9090       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9091       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9092
9093 Overview:
9094 """""""""
9095
9096 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9097 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9098
9099 Arguments:
9100 """"""""""
9101
9102 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9103 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9104 constant value, variables are not allowed.
9105
9106 Semantics:
9107 """"""""""
9108
9109 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9110
9111 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9113
9114 Syntax:
9115 """""""
9116
9117 ::
9118
9119       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9120
9121 Overview:
9122 """""""""
9123
9124 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9125 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9126
9127 Arguments:
9128 """"""""""
9129
9130 None.
9131
9132 Semantics:
9133 """"""""""
9134
9135 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9136 by codegen.
9137
9138 Stack Map Intrinsics
9139 --------------------
9140
9141 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9142 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9143 are described in :doc:`StackMaps`.