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