fa8d3c0b75fe9d2e408216724c50f11ac038cd79
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _namedtypes:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 Structure Types
468 ---------------
469
470 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
471 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
472 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
473 to forward declare a type which is not yet available.
474
475 An example of a identified structure specification is:
476
477 .. code-block:: llvm
478
479     %mytype = type { %mytype*, i32 }
480
481 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
482 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
483
484 .. _globalvars:
485
486 Global Variables
487 ----------------
488
489 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
490 instead of run-time.
491
492 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
493 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
494
495 Global variables in other translation units can also be declared, in which
496 case they don't have an initializer.
497
498 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
499 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
500 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
501 TLS model may be specified:
502
503 ``localdynamic``
504     For variables that are only used within the current shared library.
505 ``initialexec``
506     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
507 ``localexec``
508     For variables defined in the executable and only used within it.
509
510 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
511 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
512 more information on under which circumstances the different models may
513 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
514 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
515
516 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
517 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
518 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
519 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
520 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
521 variable.
522
523 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
524 constant, even if the final definition of the global is not. This
525 capability can be used to enable slightly better optimization of the
526 program, but requires the language definition to guarantee that
527 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
528 units that do not include the definition.
529
530 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
531 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
532 always define a pointer to their "content" type because they describe a
533 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
534 pointers.
535
536 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
537 that the address is not significant, only the content. Constants marked
538 like this can be merged with other constants if they have the same
539 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
540 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
541 whose address is significant.
542
543 A global variable may be declared to reside in a target-specific
544 numbered address space. For targets that support them, address spaces
545 may affect how optimizations are performed and/or what target
546 instructions are used to access the variable. The default address space
547 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
548
549 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
550 target supports it, it will emit globals to the section specified.
551
552 By default, global initializers are optimized by assuming that global
553 variables defined within the module are not modified from their
554 initial values before the start of the global initializer.  This is
555 true even for variables potentially accessible from outside the
556 module, including those with external linkage or appearing in
557 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
558 by marking the variable with ``externally_initialized``.
559
560 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
561 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
562 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
563 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
564 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
565 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
566 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
567 assume that the globals are densely packed in their section and try to
568 iterate over them as an array, alignment padding would break this
569 iteration.
570
571 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
572
573 Syntax::
574
575     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
576                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
577                          <global | constant> <Type>
578                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
579
580 For example, the following defines a global in a numbered address space
581 with an initializer, section, and alignment:
582
583 .. code-block:: llvm
584
585     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
586
587 The following example just declares a global variable
588
589 .. code-block:: llvm
590
591    @G = external global i32
592
593 The following example defines a thread-local global with the
594 ``initialexec`` TLS model:
595
596 .. code-block:: llvm
597
598     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
599
600 .. _functionstructure:
601
602 Functions
603 ---------
604
605 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
606 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
607 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
608 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
609 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
610 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
611 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
612 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
613 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
614 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
615 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
616
617 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
618 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
619 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
620 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
621 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
622 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
623 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
624 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
625
626 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
627 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
628 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
629 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
630 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
631 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
632 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
633 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
634 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
635
636 The first basic block in a function is special in two ways: it is
637 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
638 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
639 the entry block of a function). Because the block can have no
640 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
641
642 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
643 target supports it, it will emit functions to the section specified.
644
645 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
646 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
647 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
648 is specified, the function is forced to have at least that much
649 alignment. All alignments must be a power of 2.
650
651 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
652 be significant and two identical functions can be merged.
653
654 Syntax::
655
656     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
657            [cconv] [ret attrs]
658            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
659            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
660            [gc] [prefix Constant] { ... }
661
662 .. _langref_aliases:
663
664 Aliases
665 -------
666
667 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
668 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
669 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
670 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
671 <dllstorageclass>`.
672
673 Syntax::
674
675     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
676
677 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
678 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
679 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
680 alias.
681
682 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
683 the aliasee.
684
685 The aliasee must be a definition.
686
687 Aliases are not allowed to point to aliases with linkages that can be
688 overridden. Since they are only a second name, the possibility of the
689 intermediate alias being overridden cannot be represented in an object file.
690
691 .. _namedmetadatastructure:
692
693 Named Metadata
694 --------------
695
696 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
697 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
698 operands for a named metadata.
699
700 Syntax::
701
702     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
703     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
704     !1 = metadata !{metadata !"one"}
705     !2 = metadata !{metadata !"two"}
706     ; A named metadata.
707     !name = !{!0, !1, !2}
708
709 .. _paramattrs:
710
711 Parameter Attributes
712 --------------------
713
714 The return type and each parameter of a function type may have a set of
715 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
716 used to communicate additional information about the result or
717 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
718 of the function, not of the function type, so functions with different
719 parameter attributes can have the same function type.
720
721 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
722 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
723 For example:
724
725 .. code-block:: llvm
726
727     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
728     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
729     declare signext i8 @returns_signed_char()
730
731 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
732 ``readonly``) come immediately after the argument list.
733
734 Currently, only the following parameter attributes are defined:
735
736 ``zeroext``
737     This indicates to the code generator that the parameter or return
738     value should be zero-extended to the extent required by the target's
739     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
740     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
741 ``signext``
742     This indicates to the code generator that the parameter or return
743     value should be sign-extended to the extent required by the target's
744     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
745     the callee (for a return value).
746 ``inreg``
747     This indicates that this parameter or return value should be treated
748     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
749     a function call or return (usually, by putting it in a register as
750     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
751     two different kinds of registers). Use of this attribute is
752     target-specific.
753 ``byval``
754     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
755     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
756     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
757     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
758     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
759     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
760     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
761     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
762     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
763     values.
764
765     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
766     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
767     form and the known alignment of the pointer specified to the call
768     site. If the alignment is not specified, then the code generator
769     makes a target-specific assumption.
770
771 .. _attr_inalloca:
772
773 ``inalloca``
774
775     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
776     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
777     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
778     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
779     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
780     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
781
782     An argument allocation may be used by a call at most once because
783     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
784     used in conjunction with other attributes that affect argument
785     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
786     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
787     large aggregate return values, which means that frontend authors
788     must lower them with ``sret`` pointers.
789
790     When the call site is reached, the argument allocation must have
791     been the most recent stack allocation that is still live, or the
792     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
793     space after an argument allocation and before its call site, but it
794     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
795     <int_stackrestore>`.
796
797     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
798     attribute.
799
800 ``sret``
801     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
802     structure that is the return value of the function in the source
803     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
804     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
805     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
806     the first parameter. This is not a valid attribute for return
807     values.
808
809 .. _noalias:
810
811 ``noalias``
812     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
813     the argument or return value do not alias pointer values which are
814     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
815     call to the parent function, dependencies between memory references
816     from before or after the call and from those during the call are
817     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
818     value used in that call. The caller shares the responsibility with
819     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
820     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
821     analysis <Must, May, or No>`.
822
823     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
824     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
825     though it is slightly weaker.
826
827     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
828     while LLVM's ``noalias`` is.
829 ``nocapture``
830     This indicates that the callee does not make any copies of the
831     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
832     attribute for return values.
833
834 .. _nest:
835
836 ``nest``
837     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
838     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
839     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
840
841 ``returned``
842     This indicates that the function always returns the argument as its return
843     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
844     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
845     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
846     the callee. The parameter and the function return type must be valid
847     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
848     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
849
850 ``nonnull``
851     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
852     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
853     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
854     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
855     is non-null.
856
857 .. _gc:
858
859 Garbage Collector Names
860 -----------------------
861
862 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
863 string:
864
865 .. code-block:: llvm
866
867     define void @f() gc "name" { ... }
868
869 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
870 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
871 support the named garbage collection algorithm.
872
873 .. _prefixdata:
874
875 Prefix Data
876 -----------
877
878 Prefix data is data associated with a function which the code generator
879 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
880 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
881 specific functions and make it available through the function pointer while
882 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
883 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
884 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
885 of the prefix data.
886
887 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
888 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
889 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
890 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
891 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
892 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
893 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
894 makes the format of the prefix data highly target dependent.
895
896 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
897 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
898 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
899 of the prefix data.
900
901 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
902 which encodes the ``nop`` instruction:
903
904 .. code-block:: llvm
905
906     define void @f() prefix i8 144 { ... }
907
908 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
909 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
910 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
911
912 .. code-block:: llvm
913
914     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
915
916     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
917
918 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
919 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
920 optimizers but will not be emitted in the object file.
921
922 .. _attrgrp:
923
924 Attribute Groups
925 ----------------
926
927 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
928 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
929 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
930 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
931 group will capture the important command line flags used to build that file.
932
933 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
934 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
935 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
936 different groups are merged.
937
938 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
939 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
940
941 .. code-block:: llvm
942
943    ; Target-independent attributes:
944    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
945
946    ; Target-dependent attributes:
947    attributes #1 = { "no-sse" }
948
949    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
950    define void @f() #0 #1 { ... }
951
952 .. _fnattrs:
953
954 Function Attributes
955 -------------------
956
957 Function attributes are set to communicate additional information about
958 a function. Function attributes are considered to be part of the
959 function, not of the function type, so functions with different function
960 attributes can have the same function type.
961
962 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
963 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
964 example:
965
966 .. code-block:: llvm
967
968     define void @f() noinline { ... }
969     define void @f() alwaysinline { ... }
970     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
971     define void @f() optsize { ... }
972
973 ``alignstack(<n>)``
974     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
975     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
976     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
977     parentheses.
978 ``alwaysinline``
979     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
980     this function into callers whenever possible, ignoring any active
981     inlining size threshold for this caller.
982 ``builtin``
983     This indicates that the callee function at a call site should be
984     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
985     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
986     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
987     attribute.
988 ``cold``
989     This attribute indicates that this function is rarely called. When
990     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
991     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
992     weight.
993 ``inlinehint``
994     This attribute indicates that the source code contained a hint that
995     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
996     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
997     inliner.
998 ``minsize``
999     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1000     passes make choices that keep the code size of this function as small
1001     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1002     performance in order to minimize the size of the generated code.
1003 ``naked``
1004     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1005     function. This can have very system-specific consequences.
1006 ``nobuiltin``
1007     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1008     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1009     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1010     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1011     and on function declarations and definitions.
1012 ``noduplicate``
1013     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1014     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1015     within its parent function, but may not be duplicated within
1016     its parent function.
1017
1018     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1019     be an inlining candidate, provided that the call is not
1020     duplicated by inlining. That implies that the function has
1021     internal linkage and only has one call site, so the original
1022     call is dead after inlining.
1023 ``noimplicitfloat``
1024     This attributes disables implicit floating point instructions.
1025 ``noinline``
1026     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1027     function in any situation. This attribute may not be used together
1028     with the ``alwaysinline`` attribute.
1029 ``nonlazybind``
1030     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1031     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1032     startup time if the function is not called during program startup.
1033 ``noredzone``
1034     This attribute indicates that the code generator should not use a
1035     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1036 ``noreturn``
1037     This function attribute indicates that the function never returns
1038     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1039     function ever does dynamically return.
1040 ``nounwind``
1041     This function attribute indicates that the function never returns
1042     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1043     unwind, its runtime behavior is undefined.
1044 ``optnone``
1045     This function attribute indicates that the function is not optimized
1046     by any optimization or code generator passes with the
1047     exception of interprocedural optimization passes.
1048     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1049     attribute; this attribute is also incompatible
1050     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1051
1052     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1053     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1054     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1055     candidates for inlining into the body of this function.
1056 ``optsize``
1057     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1058     passes make choices that keep the code size of this function low,
1059     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1060     long as they do not significantly impact runtime performance.
1061 ``readnone``
1062     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1063     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1064     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1065     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1066     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1067     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1068     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1069     the ``C++`` exception throwing methods.
1070
1071     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1072     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1073     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1074 ``readonly``
1075     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1076     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1077     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1078     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1079     state that may be set in the caller. A readonly function always
1080     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1081     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1082     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1083     methods.
1084
1085     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1086     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1087     the pointer points to.
1088 ``returns_twice``
1089     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1090     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1091     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1092     functions.
1093 ``sanitize_address``
1094     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1095     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1096 ``sanitize_memory``
1097     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1098     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1099 ``sanitize_thread``
1100     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1101     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1102 ``ssp``
1103     This attribute indicates that the function should emit a stack
1104     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1105     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1106     return from the function to see if it has been overwritten. A
1107     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1108     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1109
1110     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1111     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1112     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1113       ``ssp-buffer-size``.
1114
1115     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1116     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1117
1118     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1119     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1120     function will have an ``ssp`` attribute.
1121 ``sspreq``
1122     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1123     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1124     attribute.
1125
1126     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1127     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1128     The specific layout rules are:
1129
1130     #. Large arrays and structures containing large arrays
1131        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1132     #. Small arrays and structures containing small arrays
1133        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1134     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1135        protector.
1136
1137     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1138     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1139     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1140     an ``sspreq`` attribute.
1141 ``sspstrong``
1142     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1143     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1144     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1145     will enable protectors for functions with:
1146
1147     - Arrays of any size and type
1148     - Aggregates containing an array of any size and type.
1149     - Calls to alloca().
1150     - Local variables that have had their address taken.
1151
1152     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1153     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1154     The specific layout rules are:
1155
1156     #. Large arrays and structures containing large arrays
1157        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1158     #. Small arrays and structures containing small arrays
1159        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1160     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1161        protector.
1162
1163     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1164
1165     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1166     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1167     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1168 ``uwtable``
1169     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1170     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1171     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1172     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1173     units.
1174
1175 .. _moduleasm:
1176
1177 Module-Level Inline Assembly
1178 ----------------------------
1179
1180 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1181 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1182 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1183 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1184
1185 .. code-block:: llvm
1186
1187     module asm "inline asm code goes here"
1188     module asm "more can go here"
1189
1190 The strings can contain any character by escaping non-printable
1191 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1192 two digit hex code for the number.
1193
1194 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1195 assembly code is generated.
1196
1197 .. _langref_datalayout:
1198
1199 Data Layout
1200 -----------
1201
1202 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1203 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1204 simply:
1205
1206 .. code-block:: llvm
1207
1208     target datalayout = "layout specification"
1209
1210 The *layout specification* consists of a list of specifications
1211 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1212 with a letter and may include other information after the letter to
1213 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1214 as follows:
1215
1216 ``E``
1217     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1218     the bits with the most significance have the lowest address
1219     location.
1220 ``e``
1221     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1222     is, the bits with the least significance have the lowest address
1223     location.
1224 ``S<size>``
1225     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1226     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1227     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1228     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1229     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1230     alignment promotions.
1231 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1232     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1233     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1234     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1235     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1236     in the range [1,2^23).
1237 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1238     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1239     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1240 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1241     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1242     ``<size>``.
1243 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1244     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1245     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1246     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1247     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1248     targets.
1249 ``a:<abi>:<pref>``
1250     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1251 ``m:<mangling>``
1252     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1253     options are
1254
1255     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1256     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1257     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1258       symbols get a ``_`` prefix.
1259     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1260       functions also get a suffix based on the frame size.
1261 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1262     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1263     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1264     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1265     this set are considered to support most general arithmetic operations
1266     efficiently.
1267
1268 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1269 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1270 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1271
1272 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1273 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1274 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1275 specifications are given in this list:
1276
1277 -  ``E`` - big endian
1278 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1279 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1280    same as the default address space.
1281 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1282 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1283 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1284 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1285 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1286 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1287    alignment of 64-bits
1288 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1289 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1290 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1291 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1292 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1293 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1294 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1295
1296 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1297 following rules:
1298
1299 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1300    that specification is used.
1301 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1302    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1303    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1304    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1305    given the default specifications above, the i7 type will use the
1306    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1307    alignment of i64 (largest specified).
1308 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1309    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1310    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1311    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1312
1313 The function of the data layout string may not be what you expect.
1314 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1315 the code generator should use.
1316
1317 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1318 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1319 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1320 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1321 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1322 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1323 that require precise layout information, but this also prevents those
1324 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1325
1326 .. _langref_triple:
1327
1328 Target Triple
1329 -------------
1330
1331 A module may specify a target triple string that describes the target
1332 host. The syntax for the target triple is simply:
1333
1334 .. code-block:: llvm
1335
1336     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1337
1338 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1339 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1340
1341 ::
1342
1343     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1344     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1345
1346 This information is passed along to the backend so that it generates
1347 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1348 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1349
1350 .. _pointeraliasing:
1351
1352 Pointer Aliasing Rules
1353 ----------------------
1354
1355 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1356 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1357 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1358 to the following rules:
1359
1360 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1361    value it is *based* on.
1362 -  An address of a global variable is associated with the address range
1363    of the variable's storage.
1364 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1365    address range of the allocated storage.
1366 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1367    address.
1368 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1369    a function not defined within LLVM may be associated with address
1370    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1371    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1372    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1373
1374 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1375 following rules:
1376
1377 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1378    on the first operand of the ``getelementptr``.
1379 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1380    ``bitcast``.
1381 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1382    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1383    the pointer's value.
1384 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1385
1386 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1387 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1388
1389 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1390 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1391 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1392 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1393 alignment of the store.
1394
1395 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1396 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1397 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1398 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1399 alias analysis.
1400
1401 .. _volatile:
1402
1403 Volatile Memory Accesses
1404 ------------------------
1405
1406 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1407 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1408 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1409 volatile operations or change their order of execution relative to other
1410 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1411 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1412 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1413
1414 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1415 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1416 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1417 target-legal volatile load/store instructions.
1418
1419 .. admonition:: Rationale
1420
1421  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1422  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1423  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1424  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1425  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1426  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1427  do not violate the frontend's contract with the language.
1428
1429 .. _memmodel:
1430
1431 Memory Model for Concurrent Operations
1432 --------------------------------------
1433
1434 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1435 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1436 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1437 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1438
1439 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1440
1441 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1442 that
1443
1444 -  Is a superset of single-thread program order, and
1445 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1446    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1447    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1448    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1449    Constraints <ordering>`).
1450
1451 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1452 between a thread and signals executing inside that thread.
1453
1454 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1455 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1456 (defined) write operations (store instructions, atomic
1457 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1458 section, initialized globals are considered to have a write of the
1459 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1460 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1461 may see any write to the same byte, except:
1462
1463 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1464    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1465    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1466 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1467    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1468
1469 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1470
1471 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1472    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1473    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1474    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1475    synchronization.)
1476 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1477    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1478 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1479    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1480 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1481    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1482    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1483    constraints on how the choice is made.
1484 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1485
1486 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1487 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1488 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1489 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1490 than one instruction to read the series of bytes.
1491
1492 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1493 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1494 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1495 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1496 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1497 from an address, introducing a store can change a load that may see
1498 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1499
1500 .. _ordering:
1501
1502 Atomic Memory Ordering Constraints
1503 ----------------------------------
1504
1505 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1506 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1507 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1508 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1509 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1510 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1511 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1512 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1513 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1514 differently since they don't take an address. See that instruction's
1515 documentation for details.
1516
1517 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1518 :doc:`Atomics`.
1519
1520 ``unordered``
1521     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1522     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1523     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1524     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1525     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1526     to make them atomic in any interesting way.
1527 ``monotonic``
1528     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1529     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1530     address. All modification orders must be compatible with the
1531     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1532     orders can be combined to a global total order for the whole program
1533     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1534     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1535     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1536     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1537     happens before another atomic read of the same address, the later
1538     read must see the same value or a later value in the address's
1539     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1540     stronger) operations on the same address. If an address is written
1541     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1542     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1543     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1544     ``memory_order_relaxed``.
1545 ``acquire``
1546     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1547     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1548     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1549 ``release``
1550     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1551     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1552     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1553     complete description; see the C++0x definition of a release
1554     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1555     ``memory_order_release``.
1556 ``acq_rel`` (acquire+release)
1557     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1558     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1559 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1560     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1561     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1562     writes), there is a global total order on all
1563     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1564     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1565     modification orders of all the affected addresses. Each
1566     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1567     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1568     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1569
1570 .. _singlethread:
1571
1572 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1573 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1574 other operations running in the same thread (for example, in signal
1575 handlers).
1576
1577 .. _fastmath:
1578
1579 Fast-Math Flags
1580 ---------------
1581
1582 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1583 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1584 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1585 otherwise unsafe floating point operations
1586
1587 ``nnan``
1588    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1589    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1590    NaNs, but the value of the result is undefined.
1591
1592 ``ninf``
1593    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1594    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1595    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1596
1597 ``nsz``
1598    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1599    argument or result as insignificant.
1600
1601 ``arcp``
1602    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1603    argument rather than perform division.
1604
1605 ``fast``
1606    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1607    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1608    flag implies all the others.
1609
1610 .. _typesystem:
1611
1612 Type System
1613 ===========
1614
1615 The LLVM type system is one of the most important features of the
1616 intermediate representation. Being typed enables a number of
1617 optimizations to be performed on the intermediate representation
1618 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1619 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1620 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1621 not feasible to perform on normal three address code representations.
1622
1623 .. _t_void:
1624
1625 Void Type
1626 ---------
1627
1628 :Overview:
1629
1630
1631 The void type does not represent any value and has no size.
1632
1633 :Syntax:
1634
1635
1636 ::
1637
1638       void
1639
1640
1641 .. _t_function:
1642
1643 Function Type
1644 -------------
1645
1646 :Overview:
1647
1648
1649 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1650 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1651 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1652 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1653
1654 :Syntax:
1655
1656 ::
1657
1658       <returntype> (<parameter list>)
1659
1660 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1661 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1662 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1663 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1664 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1665 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1666
1667 :Examples:
1668
1669 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1671 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1673 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1675 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1677 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1678
1679 .. _t_firstclass:
1680
1681 First Class Types
1682 -----------------
1683
1684 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1685 Values of these types are the only ones which can be produced by
1686 instructions.
1687
1688 .. _t_single_value:
1689
1690 Single Value Types
1691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1692
1693 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1694
1695 .. _t_integer:
1696
1697 Integer Type
1698 """"""""""""
1699
1700 :Overview:
1701
1702 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1703 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1704 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1705
1706 :Syntax:
1707
1708 ::
1709
1710       iN
1711
1712 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1713 value.
1714
1715 Examples:
1716 *********
1717
1718 +----------------+------------------------------------------------+
1719 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1720 +----------------+------------------------------------------------+
1721 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1722 +----------------+------------------------------------------------+
1723 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1724 +----------------+------------------------------------------------+
1725
1726 .. _t_floating:
1727
1728 Floating Point Types
1729 """"""""""""""""""""
1730
1731 .. list-table::
1732    :header-rows: 1
1733
1734    * - Type
1735      - Description
1736
1737    * - ``half``
1738      - 16-bit floating point value
1739
1740    * - ``float``
1741      - 32-bit floating point value
1742
1743    * - ``double``
1744      - 64-bit floating point value
1745
1746    * - ``fp128``
1747      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1748
1749    * - ``x86_fp80``
1750      -  80-bit floating point value (X87)
1751
1752    * - ``ppc_fp128``
1753      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1754
1755 X86_mmx Type
1756 """"""""""""
1757
1758 :Overview:
1759
1760 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1761 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1762 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1763 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1764 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1765 of this type.
1766
1767 :Syntax:
1768
1769 ::
1770
1771       x86_mmx
1772
1773
1774 .. _t_pointer:
1775
1776 Pointer Type
1777 """"""""""""
1778
1779 :Overview:
1780
1781 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1782 commonly used to reference objects in memory.
1783
1784 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1785 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1786 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1787 are target-specific.
1788
1789 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1790 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1791
1792 :Syntax:
1793
1794 ::
1795
1796       <type> *
1797
1798 :Examples:
1799
1800 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1801 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1802 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1803 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1804 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1805 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1806 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1807
1808 .. _t_vector:
1809
1810 Vector Type
1811 """""""""""
1812
1813 :Overview:
1814
1815 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1816 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1817 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1818 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1819 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1820
1821 :Syntax:
1822
1823 ::
1824
1825       < <# elements> x <elementtype> >
1826
1827 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1828 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1829 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1830
1831 :Examples:
1832
1833 +-------------------+--------------------------------------------------+
1834 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1835 +-------------------+--------------------------------------------------+
1836 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1837 +-------------------+--------------------------------------------------+
1838 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1839 +-------------------+--------------------------------------------------+
1840 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1841 +-------------------+--------------------------------------------------+
1842
1843 .. _t_label:
1844
1845 Label Type
1846 ^^^^^^^^^^
1847
1848 :Overview:
1849
1850 The label type represents code labels.
1851
1852 :Syntax:
1853
1854 ::
1855
1856       label
1857
1858 .. _t_metadata:
1859
1860 Metadata Type
1861 ^^^^^^^^^^^^^
1862
1863 :Overview:
1864
1865 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1866 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1867
1868 :Syntax:
1869
1870 ::
1871
1872       metadata
1873
1874 .. _t_aggregate:
1875
1876 Aggregate Types
1877 ^^^^^^^^^^^^^^^
1878
1879 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1880 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1881 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1882 aggregate types.
1883
1884 .. _t_array:
1885
1886 Array Type
1887 """"""""""
1888
1889 :Overview:
1890
1891 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1892 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1893 elements) and an underlying data type.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899       [<# elements> x <elementtype>]
1900
1901 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1902 be any type with a size.
1903
1904 :Examples:
1905
1906 +------------------+--------------------------------------+
1907 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1908 +------------------+--------------------------------------+
1909 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1910 +------------------+--------------------------------------+
1911 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1912 +------------------+--------------------------------------+
1913
1914 Here are some examples of multidimensional arrays:
1915
1916 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1917 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1918 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1919 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1920 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1921 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1922 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1923
1924 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1925 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1926 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1927 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1928 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1929 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1930 example.
1931
1932 .. _t_struct:
1933
1934 Structure Type
1935 """"""""""""""
1936
1937 :Overview:
1938
1939 The structure type is used to represent a collection of data members
1940 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1941 a size.
1942
1943 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1944 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1945 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1946 '``insertvalue``' instructions.
1947
1948 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1949 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1950 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1951 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1952 required to match what the underlying code generator expects.
1953
1954 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1955 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1956 identified types are always defined at the top level with a name.
1957 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1958 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1959 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1960
1961 :Syntax:
1962
1963 ::
1964
1965       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1966       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1967
1968 :Examples:
1969
1970 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1971 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1972 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1973 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
1974 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1975 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1976 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1977
1978 .. _t_opaque:
1979
1980 Opaque Structure Types
1981 """"""""""""""""""""""
1982
1983 :Overview:
1984
1985 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1986 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1987 notion of a forward declared structure.
1988
1989 :Syntax:
1990
1991 ::
1992
1993       %X = type opaque
1994       %52 = type opaque
1995
1996 :Examples:
1997
1998 +--------------+-------------------+
1999 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2000 +--------------+-------------------+
2001
2002 .. _constants:
2003
2004 Constants
2005 =========
2006
2007 LLVM has several different basic types of constants. This section
2008 describes them all and their syntax.
2009
2010 Simple Constants
2011 ----------------
2012
2013 **Boolean constants**
2014     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2015     of the ``i1`` type.
2016 **Integer constants**
2017     Standard integers (such as '4') are constants of the
2018     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2019     integer types.
2020 **Floating point constants**
2021     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2022     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2023     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2024     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2025     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2026     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2027     point <t_floating>` type.
2028 **Null pointer constants**
2029     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2030     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2031
2032 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2033 floating point constants. For example, the form
2034 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2035 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2036 constants are required (and the only time that they are generated by the
2037 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2038 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2039 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2040 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2041 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2042
2043 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2044 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2045 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2046 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2047 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2048 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2049 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2050 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2051 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2052 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2053 will only work if they match the long double format on your target.
2054 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2055 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2056 (sign bit at the left).
2057
2058 There are no constants of type x86_mmx.
2059
2060 .. _complexconstants:
2061
2062 Complex Constants
2063 -----------------
2064
2065 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2066 constants and smaller complex constants.
2067
2068 **Structure constants**
2069     Structure constants are represented with notation similar to
2070     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2071     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2072     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2073     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2074     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2075     must match those specified by the type.
2076 **Array constants**
2077     Array constants are represented with notation similar to array type
2078     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2079     square brackets (``[]``)). For example:
2080     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2081     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2082     match those specified by the type.
2083 **Vector constants**
2084     Vector constants are represented with notation similar to vector
2085     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2086     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2087     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2088     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2089     elements must match those specified by the type.
2090 **Zero initialization**
2091     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2092     value to zero of *any* type, including scalar and
2093     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2094     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2095     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2096 **Metadata node**
2097     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2098     type <t_metadata>`. For example:
2099     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2100     constants that are meant to be interpreted as part of the
2101     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2102     information such as debug info.
2103
2104 Global Variable and Function Addresses
2105 --------------------------------------
2106
2107 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2108 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2109 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2110 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2111 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2112 file:
2113
2114 .. code-block:: llvm
2115
2116     @X = global i32 17
2117     @Y = global i32 42
2118     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2119
2120 .. _undefvalues:
2121
2122 Undefined Values
2123 ----------------
2124
2125 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2126 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2127 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2128 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2129
2130 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2131 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2132 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2133 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2134
2135 .. code-block:: llvm
2136
2137       %A = add %X, undef
2138       %B = sub %X, undef
2139       %C = xor %X, undef
2140     Safe:
2141       %A = undef
2142       %B = undef
2143       %C = undef
2144
2145 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2146 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2147
2148 .. code-block:: llvm
2149
2150       %A = or %X, undef
2151       %B = and %X, undef
2152     Safe:
2153       %A = -1
2154       %B = 0
2155     Unsafe:
2156       %A = undef
2157       %B = undef
2158
2159 These logical operations have bits that are not always affected by the
2160 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2161 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2162 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2163 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2164 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2165 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2166 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2167 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2168
2169 .. code-block:: llvm
2170
2171       %A = select undef, %X, %Y
2172       %B = select undef, 42, %Y
2173       %C = select %X, %Y, undef
2174     Safe:
2175       %A = %X     (or %Y)
2176       %B = 42     (or %Y)
2177       %C = %Y
2178     Unsafe:
2179       %A = undef
2180       %B = undef
2181       %C = undef
2182
2183 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2184 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2185 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2186 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2187 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2188 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2189 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2190
2191 .. code-block:: llvm
2192
2193       %A = xor undef, undef
2194
2195       %B = undef
2196       %C = xor %B, %B
2197
2198       %D = undef
2199       %E = icmp lt %D, 4
2200       %F = icmp gte %D, 4
2201
2202     Safe:
2203       %A = undef
2204       %B = undef
2205       %C = undef
2206       %D = undef
2207       %E = undef
2208       %F = undef
2209
2210 This example points out that two '``undef``' operands are not
2211 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2212 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2213 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2214 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2215 its value over its "live range". This is true because the variable
2216 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2217 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2218 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2219 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2220 uses with" concept would not hold.
2221
2222 .. code-block:: llvm
2223
2224       %A = fdiv undef, %X
2225       %B = fdiv %X, undef
2226     Safe:
2227       %A = undef
2228     b: unreachable
2229
2230 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2231 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2232 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2233 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2234 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2235 However, in the second example, we can make a more aggressive
2236 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2237 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2238 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2239 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2240 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2241 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2242
2243 .. code-block:: llvm
2244
2245     a:  store undef -> %X
2246     b:  store %X -> undef
2247     Safe:
2248     a: <deleted>
2249     b: unreachable
2250
2251 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2252 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2253 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2254 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2255 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2256
2257 .. _poisonvalues:
2258
2259 Poison Values
2260 -------------
2261
2262 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2263 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2264 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2265 which results in undefined behavior.
2266
2267 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2268 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2269 the ``nsw`` flag.
2270
2271 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2272
2273 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2274 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2275    their dynamic predecessor basic block.
2276 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2277    in the dynamic callers of their functions.
2278 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2279    instructions that dynamically transfer control back to them.
2280 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2281    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2282    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2283 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2284    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2285    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2286    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2287 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2288    most recent preceding instruction with externally visible side
2289    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2290    operations <volatile>`.)
2291 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2292    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2293    multiple successors and the instruction is always executed when
2294    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2295    when control is transferred to another.
2296 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2297    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2298    be different if the terminator had transferred control to a different
2299    successor.
2300 -  Dependence is transitive.
2301
2302 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2303 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2304 on a poison value has undefined behavior.
2305
2306 Here are some examples:
2307
2308 .. code-block:: llvm
2309
2310     entry:
2311       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2312       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2313       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2314       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2315
2316       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2317       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2318
2319       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2320
2321       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2322       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2323       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2324       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2325
2326       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2327       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2328
2329     true:
2330       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2331                                            ; it has undefined behavior.
2332       br label %end
2333
2334     end:
2335       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2336                                            ; Both edges into this PHI are
2337                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2338                                            ; always results in a poison value.
2339
2340       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2341                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2342                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2343
2344       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2345                                            ; The same branch again, but this time the
2346                                            ; true block doesn't have side effects.
2347
2348     second_true:
2349       ; No side effects!
2350       ret void
2351
2352     second_end:
2353       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2354                                            ; on the store in %end. Also, it is
2355                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2356                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2357                                            ; behavior in this example).
2358
2359 .. _blockaddress:
2360
2361 Addresses of Basic Blocks
2362 -------------------------
2363
2364 ``blockaddress(@function, %block)``
2365
2366 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2367 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2368 Taking the address of the entry block is illegal.
2369
2370 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2371 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2372 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2373 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2374 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2375 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2376 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2377 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2378 instruction.
2379
2380 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2381 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2382
2383 .. _constantexprs:
2384
2385 Constant Expressions
2386 --------------------
2387
2388 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2389 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2390 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2391 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2392 The following is the syntax for constant expressions:
2393
2394 ``trunc (CST to TYPE)``
2395     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2396     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2397 ``zext (CST to TYPE)``
2398     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2399     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2400 ``sext (CST to TYPE)``
2401     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2402     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2403 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2404     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2405     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2406     must be floating point.
2407 ``fpext (CST to TYPE)``
2408     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2409     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2410     floating point.
2411 ``fptoui (CST to TYPE)``
2412     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2413     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2414     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2415     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2416     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2417 ``fptosi (CST to TYPE)``
2418     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2419     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2420     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2421     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2422     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2423 ``uitofp (CST to TYPE)``
2424     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2425     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2426     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2427     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2428     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2429 ``sitofp (CST to TYPE)``
2430     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2431     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2432     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2433     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2434     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2435 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2436     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2437     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2438     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2439     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2440 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2441     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2442     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2443     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2444     This one is *really* dangerous!
2445 ``bitcast (CST to TYPE)``
2446     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2447     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2448     instruction <i_bitcast>`.
2449 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2450     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2451     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2452     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2453 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2454     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2455     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2456     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2457     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2458 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2459     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2460 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2461     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2462 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2463     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2464 ``extractelement (VAL, IDX)``
2465     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2466     constants.
2467 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2468     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2469     constants.
2470 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2471     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2472     constants.
2473 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2474     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2475     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2476     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2477     least one index value must be specified.
2478 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2479     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2480     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2481     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2482     value must be specified.
2483 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2484     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2485     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2486     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2487     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2488     operations on floating point values are allowed).
2489
2490 Other Values
2491 ============
2492
2493 .. _inlineasmexprs:
2494
2495 Inline Assembler Expressions
2496 ----------------------------
2497
2498 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2499 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2500 value represents the inline assembler as a string (containing the
2501 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2502 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2503 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2504 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2505 assembler expression is:
2506
2507 .. code-block:: llvm
2508
2509     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2510
2511 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2512 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2513 Thus, typically we have:
2514
2515 .. code-block:: llvm
2516
2517     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2518
2519 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2520 marked as having side effects. This is done through the use of the
2521 '``sideeffect``' keyword, like so:
2522
2523 .. code-block:: llvm
2524
2525     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2526
2527 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2528 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2529 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2530 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2531 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2532 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536     call void asm alignstack "eieio", ""()
2537
2538 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2539 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2540 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2541 the only supported dialects. An example is:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2546
2547 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2548 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2549 keyword last.
2550
2551 Inline Asm Metadata
2552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2553
2554 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2555 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2556 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2557 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2558 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2559 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2560 it. For example:
2561
2562 .. code-block:: llvm
2563
2564     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2565     ...
2566     !42 = !{ i32 1234567 }
2567
2568 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2569 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2570 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2571 occurs on.
2572
2573 .. _metadata:
2574
2575 Metadata Nodes and Metadata Strings
2576 -----------------------------------
2577
2578 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2579 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2580 code generator. One example application of metadata is source-level
2581 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2582 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2583 preceding exclamation point ('``!``').
2584
2585 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2586 contain any character by escaping non-printable characters with
2587 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2588 "``!"test\00"``".
2589
2590 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2591 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2592 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2593 their operand. For example:
2594
2595 .. code-block:: llvm
2596
2597     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2598
2599 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2600 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2601 example:
2602
2603 .. code-block:: llvm
2604
2605     !foo =  metadata !{!4, !3}
2606
2607 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2608 function is using two metadata arguments:
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2613
2614 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2615 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2620
2621 More information about specific metadata nodes recognized by the
2622 optimizers and code generator is found below.
2623
2624 '``tbaa``' Metadata
2625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2626
2627 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2628 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2629 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2630 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2631 custom alias analysis behavior for other languages.
2632
2633 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2634 to three fields, e.g.:
2635
2636 .. code-block:: llvm
2637
2638     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2639     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2640     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2641     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2642
2643 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2644 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2645 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2646 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2647 common names.
2648
2649 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2650 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2651 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2652 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2653 from multiple front-ends is handled conservatively.
2654
2655 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2656 indicates that the type is "constant" (meaning
2657 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2658 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2659
2660 '``tbaa.struct``' Metadata
2661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2662
2663 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2664 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2665 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2666 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2667 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2668 of the aggregate.
2669
2670 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2671 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2672
2673 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2674 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2675 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2676 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2677 its tbaa tag. e.g.:
2678
2679 .. code-block:: llvm
2680
2681     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2682
2683 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2684 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2685 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2686
2687 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2688 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2689 does not carry useful data and need not be preserved.
2690
2691 '``fpmath``' Metadata
2692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2693
2694 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2695 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2696 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2697 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2698 it. ULP is defined as follows:
2699
2700     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2701     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2702     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2703     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2704     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2705
2706 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2707 number representing the maximum relative error, for example:
2708
2709 .. code-block:: llvm
2710
2711     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2712
2713 '``range``' Metadata
2714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2715
2716 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2717 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2718 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2719 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2720 pair has the following properties:
2721
2722 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2723 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2724 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2725 -  The range is allowed to wrap.
2726 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2727    ``a!=b``.
2728
2729 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2730 they must be non-contiguous.
2731
2732 Examples:
2733
2734 .. code-block:: llvm
2735
2736       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2737       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2738       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2739       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2740     ...
2741     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2742     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2743     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2744     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2745
2746 '``llvm.loop``'
2747 ^^^^^^^^^^^^^^^
2748
2749 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2750 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2751 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2752 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2753 specified with the name ``llvm.loop``.
2754
2755 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2756 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2757 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2758 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2759 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2760 constructs:
2761
2762 .. code-block:: llvm
2763
2764     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2765     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2766
2767 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2768 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2769 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2770 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2775     ...
2776     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2777     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2778
2779 '``llvm.mem``'
2780 ^^^^^^^^^^^^^^^
2781
2782 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2783 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2784
2785 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2787
2788 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
2789 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
2790 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
2791 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
2792 with the same loop identifier.
2793
2794 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
2795 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
2796 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
2797 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops ``L1`` or 
2798 ``L2``.
2799
2800 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
2801 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
2802 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
2803 loop.  
2804
2805 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
2806 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
2807 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
2808 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
2809 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
2810 insert new memory instructions into the loop body).
2811
2812 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2813 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2814 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2815
2816 .. code-block:: llvm
2817
2818    for.body:
2819      ...
2820      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2821      ...
2822      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2823      ...
2824      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2825
2826    for.end:
2827    ...
2828    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2829
2830 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2831 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2832 the loop identifier metadata node directly:
2833
2834 .. code-block:: llvm
2835
2836    outer.for.body:
2837      ...
2838      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2839      ...
2840      br label %inner.for.body
2841
2842    inner.for.body:
2843      ...
2844      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2845      ...
2846      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2847      ...
2848      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2849
2850    inner.for.end:
2851      ...
2852      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2853      ...
2854      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2855
2856    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2857    ...
2858    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2859    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2860    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2861
2862 '``llvm.vectorizer``'
2863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2864
2865 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2866 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2867
2868 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2869 loop identification metadata.
2870
2871 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2873
2874 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2875 loop exactly ``N`` times.
2876
2877 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2878 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2879
2880 .. code-block:: llvm
2881
2882    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2883
2884 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2885 loop.
2886
2887 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2888 determined automatically.
2889
2890 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2892
2893 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2894 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2895 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2896 it believes it is valid to do so.
2897
2898 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2899 operand is an integer specifying the width. For example:
2900
2901 .. code-block:: llvm
2902
2903    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2904
2905 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2906 loop.
2907
2908 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2909 automatically.
2910
2911 Module Flags Metadata
2912 =====================
2913
2914 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2915 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2916 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2917 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2918 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2919 look it up.
2920
2921 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2922 Each triplet has the following form:
2923
2924 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2925    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2926    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2927    described below.
2928 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2929    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2930    including entries with the **Require** behavior).
2931 -  The third element is the value of the flag.
2932
2933 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2934 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2935 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2936 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2937 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2938 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2939
2940 The following behaviors are supported:
2941
2942 .. list-table::
2943    :header-rows: 1
2944    :widths: 10 90
2945
2946    * - Value
2947      - Behavior
2948
2949    * - 1
2950      - **Error**
2951            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2952            is that of the operands.
2953
2954    * - 2
2955      - **Warning**
2956            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2957            operand for the flag from the first module being linked.
2958
2959    * - 3
2960      - **Require**
2961            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2962            specified value after linking is performed. The value must be a
2963            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2964            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2965            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2966            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2967            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2968
2969    * - 4
2970      - **Override**
2971            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2972            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2973            differ, an error will be emitted.
2974
2975    * - 5
2976      - **Append**
2977            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2978
2979    * - 6
2980      - **AppendUnique**
2981            Appends the two values, which are required to be metadata
2982            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2983            during the append operation.
2984
2985 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2986 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2987 value) or **Override**.
2988
2989 An example of module flags:
2990
2991 .. code-block:: llvm
2992
2993     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2994     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2995     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2996     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2997       metadata !{
2998         metadata !"foo", i32 1
2999       }
3000     }
3001     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3002
3003 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3004    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3005    values are not equal.
3006
3007 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3008    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3009    '37'.
3010
3011 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3012    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3013    warning if their values are not equal.
3014
3015 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3016
3017    ::
3018
3019        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3020
3021    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3022    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3023    performed.
3024
3025 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3026 ----------------------------------------------------
3027
3028 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3029 collection in a special section called "image info". The metadata
3030 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3031 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3032 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3033 be merged rather than appended together.
3034
3035 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3036 following key-value pairs:
3037
3038 .. list-table::
3039    :header-rows: 1
3040    :widths: 30 70
3041
3042    * - Key
3043      - Value
3044
3045    * - ``Objective-C Version``
3046      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3047
3048    * - ``Objective-C Image Info Version``
3049      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3050        always 0.
3051
3052    * - ``Objective-C Image Info Section``
3053      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3054        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3055        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3056        Objective-C ABI version 2.
3057
3058    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3059      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3060        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3061        collection supported.
3062
3063    * - ``Objective-C GC Only``
3064      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3065        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3066        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3067
3068 Some important flag interactions:
3069
3070 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3071    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3072    2, then the resulting module has the
3073    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3074 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3075    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3076
3077 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3078 --------------------------------------------
3079
3080 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3081 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3082 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3083 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3084
3085 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3086 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3087 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3088 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3089 list of metadata strings defining linker options.
3090
3091 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3092 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3093 framework::
3094
3095     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3096        metadata !{
3097           metadata !{ metadata !"-lz" },
3098           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3099     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3100
3101 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3102 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3103 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3104 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3105 assembly writer or object file emitter.
3106
3107 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3108 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3109 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3110
3111 .. _intrinsicglobalvariables:
3112
3113 Intrinsic Global Variables
3114 ==========================
3115
3116 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3117 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3118 All globals of this sort should have a section specified as
3119 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3120 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3121
3122 .. _gv_llvmused:
3123
3124 The '``llvm.used``' Global Variable
3125 -----------------------------------
3126
3127 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3128 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3129 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3130 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3131 use of it is:
3132
3133 .. code-block:: llvm
3134
3135     @X = global i8 4
3136     @Y = global i32 123
3137
3138     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3139        i8* @X,
3140        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3141     ], section "llvm.metadata"
3142
3143 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3144 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3145 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3146 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3147 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3148 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3149 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3150
3151 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3152 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3153 molesting the symbol.
3154
3155 .. _gv_llvmcompilerused:
3156
3157 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3158 --------------------------------------------
3159
3160 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3161 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3162 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3163 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3164 by ``@llvm.used``.
3165
3166 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3167 and should not be exposed to source languages.
3168
3169 .. _gv_llvmglobalctors:
3170
3171 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3172 -------------------------------------------
3173
3174 .. code-block:: llvm
3175
3176     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3177     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3178
3179 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3180 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3181 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3182 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3183 functions with the same priority is not defined.
3184
3185 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3186 or function, the initializer function will only run if the associated
3187 data from the current module is not discarded.
3188
3189 .. _llvmglobaldtors:
3190
3191 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3192 -------------------------------------------
3193
3194 .. code-block:: llvm
3195
3196     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3197     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3198
3199 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3200 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3201 The functions referenced by this array will be called in descending
3202 order of priority (i.e. highest first) when the module is loaded. The
3203 order of functions with the same priority is not defined.
3204
3205 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3206 or function, the destructor function will only run if the associated
3207 data from the current module is not discarded.
3208
3209 Instruction Reference
3210 =====================
3211
3212 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3213 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3214 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3215 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3216 :ref:`other instructions <otherops>`.
3217
3218 .. _terminators:
3219
3220 Terminator Instructions
3221 -----------------------
3222
3223 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3224 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3225 block should be executed after the current block is finished. These
3226 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3227 control flow, not values (the one exception being the
3228 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3229
3230 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3231 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3232 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3233 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3234
3235 .. _i_ret:
3236
3237 '``ret``' Instruction
3238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3239
3240 Syntax:
3241 """""""
3242
3243 ::
3244
3245       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3246       ret void                 ; Return from void function
3247
3248 Overview:
3249 """""""""
3250
3251 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3252 a value) from a function back to the caller.
3253
3254 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3255 value and then causes control flow, and one that just causes control
3256 flow to occur.
3257
3258 Arguments:
3259 """"""""""
3260
3261 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3262 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3263 class <t_firstclass>`' type.
3264
3265 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3266 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3267 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3268 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3269 value.
3270
3271 Semantics:
3272 """"""""""
3273
3274 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3275 the calling function's context. If the caller is a
3276 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3277 instruction after the call. If the caller was an
3278 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3279 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3280 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3281 value.
3282
3283 Example:
3284 """"""""
3285
3286 .. code-block:: llvm
3287
3288       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3289       ret void                        ; Return from a void function
3290       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3291
3292 .. _i_br:
3293
3294 '``br``' Instruction
3295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3296
3297 Syntax:
3298 """""""
3299
3300 ::
3301
3302       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3303       br label <dest>          ; Unconditional branch
3304
3305 Overview:
3306 """""""""
3307
3308 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3309 different basic block in the current function. There are two forms of
3310 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3311 unconditional branch.
3312
3313 Arguments:
3314 """"""""""
3315
3316 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3317 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3318 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3319
3320 Semantics:
3321 """"""""""
3322
3323 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3324 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3325 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3326 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3327
3328 Example:
3329 """"""""
3330
3331 .. code-block:: llvm
3332
3333     Test:
3334       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3335       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3336     IfEqual:
3337       ret i32 1
3338     IfUnequal:
3339       ret i32 0
3340
3341 .. _i_switch:
3342
3343 '``switch``' Instruction
3344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3345
3346 Syntax:
3347 """""""
3348
3349 ::
3350
3351       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3352
3353 Overview:
3354 """""""""
3355
3356 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3357 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3358 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3359 destinations.
3360
3361 Arguments:
3362 """"""""""
3363
3364 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3365 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3366 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3367 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3368
3369 Semantics:
3370 """"""""""
3371
3372 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3373 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3374 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3375 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3376 to the default destination.
3377
3378 Implementation:
3379 """""""""""""""
3380
3381 Depending on properties of the target machine and the particular
3382 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3383 different ways. For example, it could be generated as a series of
3384 chained conditional branches or with a lookup table.
3385
3386 Example:
3387 """"""""
3388
3389 .. code-block:: llvm
3390
3391      ; Emulate a conditional br instruction
3392      %Val = zext i1 %value to i32
3393      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3394
3395      ; Emulate an unconditional br instruction
3396      switch i32 0, label %dest [ ]
3397
3398      ; Implement a jump table:
3399      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3400                                          i32 1, label %onone
3401                                          i32 2, label %ontwo ]
3402
3403 .. _i_indirectbr:
3404
3405 '``indirectbr``' Instruction
3406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3407
3408 Syntax:
3409 """""""
3410
3411 ::
3412
3413       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3414
3415 Overview:
3416 """""""""
3417
3418 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3419 label within the current function, whose address is specified by
3420 "``address``". Address must be derived from a
3421 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3422
3423 Arguments:
3424 """"""""""
3425
3426 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3427 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3428 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3429 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3430
3431 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3432 accurate understanding of the CFG.
3433
3434 Semantics:
3435 """"""""""
3436
3437 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3438 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3439 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3440 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3441
3442 Implementation:
3443 """""""""""""""
3444
3445 This is typically implemented with a jump through a register.
3446
3447 Example:
3448 """"""""
3449
3450 .. code-block:: llvm
3451
3452      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3453
3454 .. _i_invoke:
3455
3456 '``invoke``' Instruction
3457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3458
3459 Syntax:
3460 """""""
3461
3462 ::
3463
3464       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3465                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3466
3467 Overview:
3468 """""""""
3469
3470 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3471 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3472 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3473 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3474 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3475 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3476 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3477 nearest "exception" label.
3478
3479 The '``exception``' label is a `landing
3480 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3481 '``exception``' label is required to have the
3482 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3483 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3484 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3485 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3486 instruction, so that the important information contained within the
3487 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3488
3489 Arguments:
3490 """"""""""
3491
3492 This instruction requires several arguments:
3493
3494 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3495    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3496    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3497 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3498    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3499    are valid here.
3500 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3501    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3502    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3503    branching off an arbitrary pointer to function value.
3504 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3505    function to be invoked.
3506 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3507    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3508    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3509    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3510    extra arguments can be specified.
3511 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3512    executes a '``ret``' instruction.
3513 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3514    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3515    mechanism.
3516 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3517    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3518    attributes are valid here.
3519
3520 Semantics:
3521 """"""""""
3522
3523 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3524 instruction in most regards. The primary difference is that it
3525 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3526 library to unwind the stack.
3527
3528 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3529 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3530 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3531 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3532
3533 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3534 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3535 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3536 return value is available.
3537
3538 Example:
3539 """"""""
3540
3541 .. code-block:: llvm
3542
3543       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3544                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3545       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3546                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3547
3548 .. _i_resume:
3549
3550 '``resume``' Instruction
3551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3552
3553 Syntax:
3554 """""""
3555
3556 ::
3557
3558       resume <type> <value>
3559
3560 Overview:
3561 """""""""
3562
3563 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3564 successors.
3565
3566 Arguments:
3567 """"""""""
3568
3569 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3570 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3571 function.
3572
3573 Semantics:
3574 """"""""""
3575
3576 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3577 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3578 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3579
3580 Example:
3581 """"""""
3582
3583 .. code-block:: llvm
3584
3585       resume { i8*, i32 } %exn
3586
3587 .. _i_unreachable:
3588
3589 '``unreachable``' Instruction
3590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3591
3592 Syntax:
3593 """""""
3594
3595 ::
3596
3597       unreachable
3598
3599 Overview:
3600 """""""""
3601
3602 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3603 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3604 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3605 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3606
3607 Semantics:
3608 """"""""""
3609
3610 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3611
3612 .. _binaryops:
3613
3614 Binary Operations
3615 -----------------
3616
3617 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3618 They require two operands of the same type, execute an operation on
3619 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3620 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3621 result value has the same type as its operands.
3622
3623 There are several different binary operators:
3624
3625 .. _i_add:
3626
3627 '``add``' Instruction
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 Syntax:
3631 """""""
3632
3633 ::
3634
3635       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3636       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3637       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3638       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3639
3640 Overview:
3641 """""""""
3642
3643 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3644
3645 Arguments:
3646 """"""""""
3647
3648 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3649 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3650 arguments must have identical types.
3651
3652 Semantics:
3653 """"""""""
3654
3655 The value produced is the integer sum of the two operands.
3656
3657 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3658 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3659 the result.
3660
3661 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3662 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3663
3664 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3665 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3666 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3667 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3668
3669 Example:
3670 """"""""
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3675
3676 .. _i_fadd:
3677
3678 '``fadd``' Instruction
3679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3680
3681 Syntax:
3682 """""""
3683
3684 ::
3685
3686       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3687
3688 Overview:
3689 """""""""
3690
3691 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3692
3693 Arguments:
3694 """"""""""
3695
3696 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3697 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3698 Both arguments must have identical types.
3699
3700 Semantics:
3701 """"""""""
3702
3703 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3704 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3705 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3706 optimizations:
3707
3708 Example:
3709 """"""""
3710
3711 .. code-block:: llvm
3712
3713       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3714
3715 '``sub``' Instruction
3716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3717
3718 Syntax:
3719 """""""
3720
3721 ::
3722
3723       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3724       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3725       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3726       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3727
3728 Overview:
3729 """""""""
3730
3731 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3732
3733 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3734 instruction present in most other intermediate representations.
3735
3736 Arguments:
3737 """"""""""
3738
3739 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3740 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3741 arguments must have identical types.
3742
3743 Semantics:
3744 """"""""""
3745
3746 The value produced is the integer difference of the two operands.
3747
3748 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3749 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3750 the result.
3751
3752 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3753 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3754
3755 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3756 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3757 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3758 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3759
3760 Example:
3761 """"""""
3762
3763 .. code-block:: llvm
3764
3765       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3766       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3767
3768 .. _i_fsub:
3769
3770 '``fsub``' Instruction
3771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3772
3773 Syntax:
3774 """""""
3775
3776 ::
3777
3778       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3779
3780 Overview:
3781 """""""""
3782
3783 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3784
3785 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3786 instruction present in most other intermediate representations.
3787
3788 Arguments:
3789 """"""""""
3790
3791 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3792 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3793 Both arguments must have identical types.
3794
3795 Semantics:
3796 """"""""""
3797
3798 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3799 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3800 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3801 unsafe floating point optimizations:
3802
3803 Example:
3804 """"""""
3805
3806 .. code-block:: llvm
3807
3808       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3809       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3810
3811 '``mul``' Instruction
3812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3813
3814 Syntax:
3815 """""""
3816
3817 ::
3818
3819       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3820       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3821       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3822       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3823
3824 Overview:
3825 """""""""
3826
3827 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3828
3829 Arguments:
3830 """"""""""
3831
3832 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3833 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3834 arguments must have identical types.
3835
3836 Semantics:
3837 """"""""""
3838
3839 The value produced is the integer product of the two operands.
3840
3841 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3842 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3843 bit width of the result.
3844
3845 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3846 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3847 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3848 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3849 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3850 product.
3851
3852 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3853 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3854 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3855 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3856
3857 Example:
3858 """"""""
3859
3860 .. code-block:: llvm
3861
3862       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3863
3864 .. _i_fmul:
3865
3866 '``fmul``' Instruction
3867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3868
3869 Syntax:
3870 """""""
3871
3872 ::
3873
3874       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3875
3876 Overview:
3877 """""""""
3878
3879 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3880
3881 Arguments:
3882 """"""""""
3883
3884 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3885 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3886 Both arguments must have identical types.
3887
3888 Semantics:
3889 """"""""""
3890
3891 The value produced is the floating point product of the two operands.
3892 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3893 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3894 unsafe floating point optimizations:
3895
3896 Example:
3897 """"""""
3898
3899 .. code-block:: llvm
3900
3901       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3902
3903 '``udiv``' Instruction
3904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3905
3906 Syntax:
3907 """""""
3908
3909 ::
3910
3911       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3912       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3913
3914 Overview:
3915 """""""""
3916
3917 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3918
3919 Arguments:
3920 """"""""""
3921
3922 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3923 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3924 arguments must have identical types.
3925
3926 Semantics:
3927 """"""""""
3928
3929 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3930
3931 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3932 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3933
3934 Division by zero leads to undefined behavior.
3935
3936 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3937 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3938 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3939
3940 Example:
3941 """"""""
3942
3943 .. code-block:: llvm
3944
3945       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3946
3947 '``sdiv``' Instruction
3948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3949
3950 Syntax:
3951 """""""
3952
3953 ::
3954
3955       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3956       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3957
3958 Overview:
3959 """""""""
3960
3961 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3962
3963 Arguments:
3964 """"""""""
3965
3966 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3967 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3968 arguments must have identical types.
3969
3970 Semantics:
3971 """"""""""
3972
3973 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3974 rounded towards zero.
3975
3976 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3977 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3978
3979 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3980 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3981 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3982
3983 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3984 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3985
3986 Example:
3987 """"""""
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3992
3993 .. _i_fdiv:
3994
3995 '``fdiv``' Instruction
3996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3997
3998 Syntax:
3999 """""""
4000
4001 ::
4002
4003       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4004
4005 Overview:
4006 """""""""
4007
4008 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4009
4010 Arguments:
4011 """"""""""
4012
4013 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4014 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4015 Both arguments must have identical types.
4016
4017 Semantics:
4018 """"""""""
4019
4020 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4021 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4022 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4023 unsafe floating point optimizations:
4024
4025 Example:
4026 """"""""
4027
4028 .. code-block:: llvm
4029
4030       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
4031
4032 '``urem``' Instruction
4033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4034
4035 Syntax:
4036 """""""
4037
4038 ::
4039
4040       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4041
4042 Overview:
4043 """""""""
4044
4045 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4046 division of its two arguments.
4047
4048 Arguments:
4049 """"""""""
4050
4051 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4052 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4053 arguments must have identical types.
4054
4055 Semantics:
4056 """"""""""
4057
4058 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4059 This instruction always performs an unsigned division to get the
4060 remainder.
4061
4062 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4063 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4064
4065 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4066
4067 Example:
4068 """"""""
4069
4070 .. code-block:: llvm
4071
4072       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4073
4074 '``srem``' Instruction
4075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4076
4077 Syntax:
4078 """""""
4079
4080 ::
4081
4082       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4083
4084 Overview:
4085 """""""""
4086
4087 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4088 division of its two operands. This instruction can also take
4089 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4090 must be integers.
4091
4092 Arguments:
4093 """"""""""
4094
4095 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4096 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4097 arguments must have identical types.
4098
4099 Semantics:
4100 """"""""""
4101
4102 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4103 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4104 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4105 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4106 difference, see `The Math
4107 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4108 table of how this is implemented in various languages, please see
4109 `Wikipedia: modulo
4110 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4111
4112 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4113 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4114
4115 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4116 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4117 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4118 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4119 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4120 result of the division and the remainder.)
4121
4122 Example:
4123 """"""""
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4128
4129 .. _i_frem:
4130
4131 '``frem``' Instruction
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 Syntax:
4135 """""""
4136
4137 ::
4138
4139       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4140
4141 Overview:
4142 """""""""
4143
4144 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4145 its two operands.
4146
4147 Arguments:
4148 """"""""""
4149
4150 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4151 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4152 Both arguments must have identical types.
4153
4154 Semantics:
4155 """"""""""
4156
4157 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4158 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4159 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4160 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4161
4162 Example:
4163 """"""""
4164
4165 .. code-block:: llvm
4166
4167       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4168
4169 .. _bitwiseops:
4170
4171 Bitwise Binary Operations
4172 -------------------------
4173
4174 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4175 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4176 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4177 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4178 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4179
4180 '``shl``' Instruction
4181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4182
4183 Syntax:
4184 """""""
4185
4186 ::
4187
4188       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4189       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4190       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4191       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4192
4193 Overview:
4194 """""""""
4195
4196 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4197 a specified number of bits.
4198
4199 Arguments:
4200 """"""""""
4201
4202 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4203 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4204 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4205
4206 Semantics:
4207 """"""""""
4208
4209 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4210 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4211 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4212 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4213 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4214 in ``op2``.
4215
4216 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4217 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4218 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4219 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4220 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4221 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4222 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4223
4224 Example:
4225 """"""""
4226
4227 .. code-block:: llvm
4228
4229       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4230       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4231       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4232       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4233       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4234
4235 '``lshr``' Instruction
4236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4237
4238 Syntax:
4239 """""""
4240
4241 ::
4242
4243       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4244       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4245
4246 Overview:
4247 """""""""
4248
4249 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4250 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4251
4252 Arguments:
4253 """"""""""
4254
4255 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4256 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4257 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4258
4259 Semantics:
4260 """"""""""
4261
4262 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4263 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4264 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4265 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4266 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4267 corresponding shift amount in ``op2``.
4268
4269 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4270 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4271 non-zero.
4272
4273 Example:
4274 """"""""
4275
4276 .. code-block:: llvm
4277
4278       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4279       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4280       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4281       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4282       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4283       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4284
4285 '``ashr``' Instruction
4286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4287
4288 Syntax:
4289 """""""
4290
4291 ::
4292
4293       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4294       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4295
4296 Overview:
4297 """""""""
4298
4299 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4300 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4301 extension.
4302
4303 Arguments:
4304 """"""""""
4305
4306 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4307 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4308 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4309
4310 Semantics:
4311 """"""""""
4312
4313 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4314 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4315 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4316 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4317 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4318 corresponding shift amount in ``op2``.
4319
4320 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4321 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4322 non-zero.
4323
4324 Example:
4325 """"""""
4326
4327 .. code-block:: llvm
4328
4329       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4330       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4331       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4332       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4333       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4334       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4335
4336 '``and``' Instruction
4337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4338
4339 Syntax:
4340 """""""
4341
4342 ::
4343
4344       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4345
4346 Overview:
4347 """""""""
4348
4349 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4350 operands.
4351
4352 Arguments:
4353 """"""""""
4354
4355 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4356 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4357 arguments must have identical types.
4358
4359 Semantics:
4360 """"""""""
4361
4362 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4363
4364 +-----+-----+-----+
4365 | In0 | In1 | Out |
4366 +-----+-----+-----+
4367 |   0 |   0 |   0 |
4368 +-----+-----+-----+
4369 |   0 |   1 |   0 |
4370 +-----+-----+-----+
4371 |   1 |   0 |   0 |
4372 +-----+-----+-----+
4373 |   1 |   1 |   1 |
4374 +-----+-----+-----+
4375
4376 Example:
4377 """"""""
4378
4379 .. code-block:: llvm
4380
4381       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4382       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4383       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4384
4385 '``or``' Instruction
4386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4387
4388 Syntax:
4389 """""""
4390
4391 ::
4392
4393       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4394
4395 Overview:
4396 """""""""
4397
4398 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4399 two operands.
4400
4401 Arguments:
4402 """"""""""
4403
4404 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4405 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4406 arguments must have identical types.
4407
4408 Semantics:
4409 """"""""""
4410
4411 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4412
4413 +-----+-----+-----+
4414 | In0 | In1 | Out |
4415 +-----+-----+-----+
4416 |   0 |   0 |   0 |
4417 +-----+-----+-----+
4418 |   0 |   1 |   1 |
4419 +-----+-----+-----+
4420 |   1 |   0 |   1 |
4421 +-----+-----+-----+
4422 |   1 |   1 |   1 |
4423 +-----+-----+-----+
4424
4425 Example:
4426 """"""""
4427
4428 ::
4429
4430       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4431       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4432       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4433
4434 '``xor``' Instruction
4435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4436
4437 Syntax:
4438 """""""
4439
4440 ::
4441
4442       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4443
4444 Overview:
4445 """""""""
4446
4447 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4448 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4449 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4450
4451 Arguments:
4452 """"""""""
4453
4454 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4455 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4456 arguments must have identical types.
4457
4458 Semantics:
4459 """"""""""
4460
4461 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4462
4463 +-----+-----+-----+
4464 | In0 | In1 | Out |
4465 +-----+-----+-----+
4466 |   0 |   0 |   0 |
4467 +-----+-----+-----+
4468 |   0 |   1 |   1 |
4469 +-----+-----+-----+
4470 |   1 |   0 |   1 |
4471 +-----+-----+-----+
4472 |   1 |   1 |   0 |
4473 +-----+-----+-----+
4474
4475 Example:
4476 """"""""
4477
4478 .. code-block:: llvm
4479
4480       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4481       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4482       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4483       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4484
4485 Vector Operations
4486 -----------------
4487
4488 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4489 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4490 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4491 While LLVM does directly support these vector operations, many
4492 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4493 take full advantage of a specific target.
4494
4495 .. _i_extractelement:
4496
4497 '``extractelement``' Instruction
4498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4499
4500 Syntax:
4501 """""""
4502
4503 ::
4504
4505       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4506
4507 Overview:
4508 """""""""
4509
4510 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4511 from a vector at a specified index.
4512
4513 Arguments:
4514 """"""""""
4515
4516 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4517 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4518 the position from which to extract the element. The index may be a
4519 variable of any integer type.
4520
4521 Semantics:
4522 """"""""""
4523
4524 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4525 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4526 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4527
4528 Example:
4529 """"""""
4530
4531 .. code-block:: llvm
4532
4533       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4534
4535 .. _i_insertelement:
4536
4537 '``insertelement``' Instruction
4538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4539
4540 Syntax:
4541 """""""
4542
4543 ::
4544
4545       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4546
4547 Overview:
4548 """""""""
4549
4550 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4551 vector at a specified index.
4552
4553 Arguments:
4554 """"""""""
4555
4556 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4557 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4558 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4559 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4560 index may be a variable of any integer type.
4561
4562 Semantics:
4563 """"""""""
4564
4565 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4566 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4567 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4568 undefined.
4569
4570 Example:
4571 """"""""
4572
4573 .. code-block:: llvm
4574
4575       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4576
4577 .. _i_shufflevector:
4578
4579 '``shufflevector``' Instruction
4580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4581
4582 Syntax:
4583 """""""
4584
4585 ::
4586
4587       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4588
4589 Overview:
4590 """""""""
4591
4592 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4593 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4594 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4595
4596 Arguments:
4597 """"""""""
4598
4599 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4600 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4601 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4602 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4603 same as the element type of the first two operands.
4604
4605 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4606 constant integer or undef values.
4607
4608 Semantics:
4609 """"""""""
4610
4611 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4612 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4613 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4614 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4615 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4616 only one vector.
4617
4618 Example:
4619 """"""""
4620
4621 .. code-block:: llvm
4622
4623       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4624                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4625       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4626                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4627       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4628                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4629       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4630                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4631
4632 Aggregate Operations
4633 --------------------
4634
4635 LLVM supports several instructions for working with
4636 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4637
4638 .. _i_extractvalue:
4639
4640 '``extractvalue``' Instruction
4641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4642
4643 Syntax:
4644 """""""
4645
4646 ::
4647
4648       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4649
4650 Overview:
4651 """""""""
4652
4653 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4654 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4655
4656 Arguments:
4657 """"""""""
4658
4659 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4660 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4661 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4662 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4663
4664 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4665
4666 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4667    omitted and assumed to be zero.
4668 -  At least one index must be specified.
4669 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4670
4671 Semantics:
4672 """"""""""
4673
4674 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4675 the index operands.
4676
4677 Example:
4678 """"""""
4679
4680 .. code-block:: llvm
4681
4682       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4683
4684 .. _i_insertvalue:
4685
4686 '``insertvalue``' Instruction
4687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4688
4689 Syntax:
4690 """""""
4691
4692 ::
4693
4694       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4695
4696 Overview:
4697 """""""""
4698
4699 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4700 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4701
4702 Arguments:
4703 """"""""""
4704
4705 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4706 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4707 a first-class value to insert. The following operands are constant
4708 indices indicating the position at which to insert the value in a
4709 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4710 to insert must have the same type as the value identified by the
4711 indices.
4712
4713 Semantics:
4714 """"""""""
4715
4716 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4717 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4718 indices is that of ``elt``.
4719
4720 Example:
4721 """"""""
4722
4723 .. code-block:: llvm
4724
4725       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4726       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4727       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4728
4729 .. _memoryops:
4730
4731 Memory Access and Addressing Operations
4732 ---------------------------------------
4733
4734 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4735 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4736 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4737 memory in LLVM.
4738
4739 .. _i_alloca:
4740
4741 '``alloca``' Instruction
4742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4743
4744 Syntax:
4745 """""""
4746
4747 ::
4748
4749       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4750
4751 Overview:
4752 """""""""
4753
4754 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4755 currently executing function, to be automatically released when this
4756 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4757 generic address space (address space zero).
4758
4759 Arguments:
4760 """"""""""
4761
4762 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4763 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4764 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4765 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4766 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4767 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4768 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4769 any convenient boundary compatible with the type.
4770
4771 '``type``' may be any sized type.
4772
4773 Semantics:
4774 """"""""""
4775
4776 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4777 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4778 memory is automatically released when the function returns. The
4779 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4780 variables that must have an address available. When the function returns
4781 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4782 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4783 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4784 is not specified.
4785
4786 Example:
4787 """"""""
4788
4789 .. code-block:: llvm
4790
4791       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4792       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4793       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4794       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4795
4796 .. _i_load:
4797
4798 '``load``' Instruction
4799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4800
4801 Syntax:
4802 """""""
4803
4804 ::
4805
4806       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4807       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4808       !<index> = !{ i32 1 }
4809
4810 Overview:
4811 """""""""
4812
4813 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4814
4815 Arguments:
4816 """"""""""
4817
4818 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4819 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4820 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4821 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4822 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4823 operations <volatile>`.
4824
4825 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4826 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4827 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4828 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4829 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4830 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4831 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4832 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4833 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4834 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4835 any defined semantics for atomic loads.
4836
4837 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4838 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4839 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4840 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4841 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4842 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4843 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4844
4845 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4846 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4847 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4848 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4849 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4850 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4851 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4852
4853 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4854 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4855 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4856 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4857 address points to memory which does not change value during program
4858 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4859 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4860
4861 Semantics:
4862 """"""""""
4863
4864 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4865 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4866 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4867 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4868 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4869 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4870 written using a store of the same type.
4871
4872 Examples:
4873 """""""""
4874
4875 .. code-block:: llvm
4876
4877       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4878       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4879       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4880
4881 .. _i_store:
4882
4883 '``store``' Instruction
4884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4885
4886 Syntax:
4887 """""""
4888
4889 ::
4890
4891       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4892       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4893
4894 Overview:
4895 """""""""
4896
4897 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4898
4899 Arguments:
4900 """"""""""
4901
4902 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4903 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4904 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4905 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4906 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4907 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4908 operations <volatile>`.
4909
4910 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4911 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4912 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4913 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4914 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4915 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4916 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4917 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4918 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4919 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4920 have any defined semantics for atomic stores.
4921
4922 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4923 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4924 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4925 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4926 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4927 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4928 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4929 safe.
4930
4931 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4932 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4933 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4934 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4935 be reused in the cache. The code generator may select special
4936 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4937 x86.
4938
4939 Semantics:
4940 """"""""""
4941
4942 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4943 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4944 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4945 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4946 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4947 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4948 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4949 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4950
4951 Example:
4952 """"""""
4953
4954 .. code-block:: llvm
4955
4956       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4957       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4958       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4959
4960 .. _i_fence:
4961
4962 '``fence``' Instruction
4963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4964
4965 Syntax:
4966 """""""
4967
4968 ::
4969
4970       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4971
4972 Overview:
4973 """""""""
4974
4975 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4976 between operations.
4977
4978 Arguments:
4979 """"""""""
4980
4981 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4982 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4983 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4984
4985 Semantics:
4986 """"""""""
4987
4988 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4989 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4990 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4991 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4992 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4993 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4994 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4995 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4996 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4997 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4998 *happens-before* edge.
4999
5000 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5001 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5002 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5003
5004 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5005 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5006 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5007
5008 Example:
5009 """"""""
5010
5011 .. code-block:: llvm
5012
5013       fence acquire                          ; yields {void}
5014       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
5015
5016 .. _i_cmpxchg:
5017
5018 '``cmpxchg``' Instruction
5019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5020
5021 Syntax:
5022 """""""
5023
5024 ::
5025
5026       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
5027
5028 Overview:
5029 """""""""
5030
5031 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5032 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5033 equal, it stores a new value into the memory.
5034
5035 Arguments:
5036 """"""""""
5037
5038 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5039 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5040 address, and a new value to place at that address if the compared values
5041 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5042 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5043 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5044 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5045 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5046 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5047 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5048
5049 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5050 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5051 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5052 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5053 either ``release`` or ``acq_rel``.
5054
5055 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5056 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5057 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5058 respect to all other code in the system.
5059
5060 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5061 equal to the size in memory of the operand.
5062
5063 Semantics:
5064 """"""""""
5065
5066 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5067 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5068 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5069 returned.
5070
5071 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5072 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5073 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5074
5075 Example:
5076 """"""""
5077
5078 .. code-block:: llvm
5079
5080     entry:
5081       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5082       br label %loop
5083
5084     loop:
5085       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5086       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5087       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5088       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5089       br i1 %success, label %done, label %loop
5090
5091     done:
5092       ...
5093
5094 .. _i_atomicrmw:
5095
5096 '``atomicrmw``' Instruction
5097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5098
5099 Syntax:
5100 """""""
5101
5102 ::
5103
5104       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5105
5106 Overview:
5107 """""""""
5108
5109 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5110
5111 Arguments:
5112 """"""""""
5113
5114 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5115 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5116 operation. The operation must be one of the following keywords:
5117
5118 -  xchg
5119 -  add
5120 -  sub
5121 -  and
5122 -  nand
5123 -  or
5124 -  xor
5125 -  max
5126 -  min
5127 -  umax
5128 -  umin
5129
5130 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5131 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5132 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5133 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5134 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5135 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5136 operations <volatile>`.
5137
5138 Semantics:
5139 """"""""""
5140
5141 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5142 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5143 value at the location is returned. The modification is specified by the
5144 operation argument:
5145
5146 -  xchg: ``*ptr = val``
5147 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5148 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5149 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5150 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5151 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5152 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5153 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5154 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5155 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5156    comparison)
5157 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5158    comparison)
5159
5160 Example:
5161 """"""""
5162
5163 .. code-block:: llvm
5164
5165       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5166
5167 .. _i_getelementptr:
5168
5169 '``getelementptr``' Instruction
5170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5171
5172 Syntax:
5173 """""""
5174
5175 ::
5176
5177       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5178       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5179       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5180
5181 Overview:
5182 """""""""
5183
5184 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5185 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5186 address calculation only and does not access memory.
5187
5188 Arguments:
5189 """"""""""
5190
5191 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5192 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5193 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5194 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5195 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5196 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5197 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5198 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5199 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5200 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5201 would require loading the pointer before continuing calculation.
5202
5203 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5204 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5205 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5206 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5207 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5208 required to be constant. These integers are treated as signed values
5209 where relevant.
5210
5211 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5212 to LLVM:
5213
5214 .. code-block:: c
5215
5216     struct RT {
5217       char A;
5218       int B[10][20];
5219       char C;
5220     };
5221     struct ST {
5222       int X;
5223       double Y;
5224       struct RT Z;
5225     };
5226
5227     int *foo(struct ST *s) {
5228       return &s[1].Z.B[5][13];
5229     }
5230
5231 The LLVM code generated by Clang is:
5232
5233 .. code-block:: llvm
5234
5235     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5236     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5237
5238     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5239     entry:
5240       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5241       ret i32* %arrayidx
5242     }
5243
5244 Semantics:
5245 """"""""""
5246
5247 In the example above, the first index is indexing into the
5248 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5249 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5250 indexes into the third element of the structure, yielding a
5251 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5252 structure. The third index indexes into the second element of the
5253 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5254 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5255 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5256 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5257
5258 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5259 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5260 for the given testcase is equivalent to:
5261
5262 .. code-block:: llvm
5263
5264     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5265       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5266       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5267       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5268       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5269       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5270       ret i32* %t5
5271     }
5272
5273 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5274 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5275 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5276 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5277 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5278 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5279 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5280 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5281 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5282 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5283
5284 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5285 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5286 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5287 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5288 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5289 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5290 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5291 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5292 information.
5293
5294 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5295 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5296
5297 Example:
5298 """"""""
5299
5300 .. code-block:: llvm
5301
5302         ; yields [12 x i8]*:aptr
5303         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5304         ; yields i8*:vptr
5305         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5306         ; yields i8*:eptr
5307         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5308         ; yields i32*:iptr
5309         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5310
5311 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5312 must be a vector with the same number of elements. For example:
5313
5314 .. code-block:: llvm
5315
5316      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5317
5318 Conversion Operations
5319 ---------------------
5320
5321 The instructions in this category are the conversion instructions
5322 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5323 various bit conversions on the operand.
5324
5325 '``trunc .. to``' Instruction
5326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5327
5328 Syntax:
5329 """""""
5330
5331 ::
5332
5333       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5334
5335 Overview:
5336 """""""""
5337
5338 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5339
5340 Arguments:
5341 """"""""""
5342
5343 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5344 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5345 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5346 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5347 types are not allowed.
5348
5349 Semantics:
5350 """"""""""
5351
5352 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5353 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5354 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5355 It will always truncate bits.
5356
5357 Example:
5358 """"""""
5359
5360 .. code-block:: llvm
5361
5362       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5363       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5364       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5365       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5366
5367 '``zext .. to``' Instruction
5368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5369
5370 Syntax:
5371 """""""
5372
5373 ::
5374
5375       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5376
5377 Overview:
5378 """""""""
5379
5380 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5381
5382 Arguments:
5383 """"""""""
5384
5385 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5386 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5387 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5388 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5389
5390 Semantics:
5391 """"""""""
5392
5393 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5394 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5395
5396 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5397
5398 Example:
5399 """"""""
5400
5401 .. code-block:: llvm
5402
5403       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5404       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5405       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5406
5407 '``sext .. to``' Instruction
5408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5409
5410 Syntax:
5411 """""""
5412
5413 ::
5414
5415       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5416
5417 Overview:
5418 """""""""
5419
5420 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5421
5422 Arguments:
5423 """"""""""
5424
5425 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5426 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5427 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5428 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5429
5430 Semantics:
5431 """"""""""
5432
5433 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5434 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5435 of the type ``ty2``.
5436
5437 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5438
5439 Example:
5440 """"""""
5441
5442 .. code-block:: llvm
5443
5444       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5445       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5446       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5447
5448 '``fptrunc .. to``' Instruction
5449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5450
5451 Syntax:
5452 """""""
5453
5454 ::
5455
5456       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5457
5458 Overview:
5459 """""""""
5460
5461 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5462
5463 Arguments:
5464 """"""""""
5465
5466 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5467 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5468 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5469 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5470
5471 Semantics:
5472 """"""""""
5473
5474 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5475 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5476 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5477 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5478
5479 Example:
5480 """"""""
5481
5482 .. code-block:: llvm
5483
5484       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5485       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5486
5487 '``fpext .. to``' Instruction
5488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5489
5490 Syntax:
5491 """""""
5492
5493 ::
5494
5495       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5496
5497 Overview:
5498 """""""""
5499
5500 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5501 point value.
5502
5503 Arguments:
5504 """"""""""
5505
5506 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5507 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5508 to. The source type must be smaller than the destination type.
5509
5510 Semantics:
5511 """"""""""
5512
5513 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5514 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5515 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5516 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5517 *no-op cast* for a floating point cast.
5518
5519 Example:
5520 """"""""
5521
5522 .. code-block:: llvm
5523
5524       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5525       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5526
5527 '``fptoui .. to``' Instruction
5528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5529
5530 Syntax:
5531 """""""
5532
5533 ::
5534
5535       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5536
5537 Overview:
5538 """""""""
5539
5540 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5541 integer equivalent of type ``ty2``.
5542
5543 Arguments:
5544 """"""""""
5545
5546 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5547 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5548 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5549 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5550 type with the same number of elements as ``ty``
5551
5552 Semantics:
5553 """"""""""
5554
5555 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5556 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5557 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5558 are undefined.
5559
5560 Example:
5561 """"""""
5562
5563 .. code-block:: llvm
5564
5565       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5566       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5567       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5568
5569 '``fptosi .. to``' Instruction
5570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5571
5572 Syntax:
5573 """""""
5574
5575 ::
5576
5577       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5578
5579 Overview:
5580 """""""""
5581
5582 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5583 ``value`` to type ``ty2``.
5584
5585 Arguments:
5586 """"""""""
5587
5588 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5589 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5590 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5591 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5592 type with the same number of elements as ``ty``
5593
5594 Semantics:
5595 """"""""""
5596
5597 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5598 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5599 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5600 are undefined.
5601
5602 Example:
5603 """"""""
5604
5605 .. code-block:: llvm
5606
5607       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5608       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5609       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5610
5611 '``uitofp .. to``' Instruction
5612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5613
5614 Syntax:
5615 """""""
5616
5617 ::
5618
5619       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5620
5621 Overview:
5622 """""""""
5623
5624 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5625 and converts that value to the ``ty2`` type.
5626
5627 Arguments:
5628 """"""""""
5629
5630 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5631 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5632 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5633 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5634 type with the same number of elements as ``ty``
5635
5636 Semantics:
5637 """"""""""
5638
5639 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5640 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5641 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5642 are undefined.
5643
5644 Example:
5645 """"""""
5646
5647 .. code-block:: llvm
5648
5649       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5650       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5651
5652 '``sitofp .. to``' Instruction
5653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5654
5655 Syntax:
5656 """""""
5657
5658 ::
5659
5660       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5661
5662 Overview:
5663 """""""""
5664
5665 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5666 converts that value to the ``ty2`` type.
5667
5668 Arguments:
5669 """"""""""
5670
5671 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5672 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5673 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5674 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5675 type with the same number of elements as ``ty``
5676
5677 Semantics:
5678 """"""""""
5679
5680 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5681 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5682 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5683 undefined.
5684
5685 Example:
5686 """"""""
5687
5688 .. code-block:: llvm
5689
5690       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5691       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5692
5693 .. _i_ptrtoint:
5694
5695 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5697
5698 Syntax:
5699 """""""
5700
5701 ::
5702
5703       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5704
5705 Overview:
5706 """""""""
5707
5708 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5709 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5710
5711 Arguments:
5712 """"""""""
5713
5714 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5715 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5716 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5717 a vector of integers type.
5718
5719 Semantics:
5720 """"""""""
5721
5722 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5723 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5724 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5725 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5726 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5727 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5728 change.
5729
5730 Example:
5731 """"""""
5732
5733 .. code-block:: llvm
5734
5735       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5736       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5737       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5738
5739 .. _i_inttoptr:
5740
5741 '``inttoptr .. to``' Instruction
5742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5743
5744 Syntax:
5745 """""""
5746
5747 ::
5748
5749       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5750
5751 Overview:
5752 """""""""
5753
5754 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5755 pointer type, ``ty2``.
5756
5757 Arguments:
5758 """"""""""
5759
5760 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5761 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5762 type.
5763
5764 Semantics:
5765 """"""""""
5766
5767 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5768 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5769 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5770 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5771 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5772 nothing is done (*no-op cast*).
5773
5774 Example:
5775 """"""""
5776
5777 .. code-block:: llvm
5778
5779       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5780       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5781       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5782       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5783
5784 .. _i_bitcast:
5785
5786 '``bitcast .. to``' Instruction
5787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5788
5789 Syntax:
5790 """""""
5791
5792 ::
5793
5794       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5795
5796 Overview:
5797 """""""""
5798
5799 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5800 changing any bits.
5801
5802 Arguments:
5803 """"""""""
5804
5805 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5806 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5807 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5808 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5809 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5810 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5811 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5812 long as they have the same size).
5813
5814 Semantics:
5815 """"""""""
5816
5817 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5818 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5819 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5820 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5821 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5822 pointers) types with the same address space through this instruction.
5823 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5824 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5825
5826 Example:
5827 """"""""
5828
5829 .. code-block:: llvm
5830
5831       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5832       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5833       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5834       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5835
5836 .. _i_addrspacecast:
5837
5838 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5840
5841 Syntax:
5842 """""""
5843
5844 ::
5845
5846       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5847
5848 Overview:
5849 """""""""
5850
5851 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5852 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5853
5854 Arguments:
5855 """"""""""
5856
5857 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5858 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5859 address space.
5860
5861 Semantics:
5862 """"""""""
5863
5864 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5865 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5866 value modification, depending on the target and the address space
5867 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5868 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5869 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5870 location.
5871
5872 Example:
5873 """"""""
5874
5875 .. code-block:: llvm
5876
5877       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5878       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5879       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5880
5881 .. _otherops:
5882
5883 Other Operations
5884 ----------------
5885
5886 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5887 which defy better classification.
5888
5889 .. _i_icmp:
5890
5891 '``icmp``' Instruction
5892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5893
5894 Syntax:
5895 """""""
5896
5897 ::
5898
5899       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5900
5901 Overview:
5902 """""""""
5903
5904 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5905 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5906 pointer, or pointer vector operands.
5907
5908 Arguments:
5909 """"""""""
5910
5911 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5912 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5913 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5914
5915 #. ``eq``: equal
5916 #. ``ne``: not equal
5917 #. ``ugt``: unsigned greater than
5918 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5919 #. ``ult``: unsigned less than
5920 #. ``ule``: unsigned less or equal
5921 #. ``sgt``: signed greater than
5922 #. ``sge``: signed greater or equal
5923 #. ``slt``: signed less than
5924 #. ``sle``: signed less or equal
5925
5926 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5927 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5928 must also be identical types.
5929
5930 Semantics:
5931 """"""""""
5932
5933 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5934 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5935 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5936
5937 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5938    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5939 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5940    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5941 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5942    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5943 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5944    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5945 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5946    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5947 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5948    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5949 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5950    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5951 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5952    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5953 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5954    if ``op1`` is less than ``op2``.
5955 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5956    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5957
5958 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5959 are compared as if they were integers.
5960
5961 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5962 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5963 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5964
5965 Example:
5966 """"""""
5967
5968 .. code-block:: llvm
5969
5970       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5971       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5972       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5973       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5974       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5975       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5976
5977 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5978 ``icmp`` instruction.
5979
5980 .. _i_fcmp:
5981
5982 '``fcmp``' Instruction
5983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5984
5985 Syntax:
5986 """""""
5987
5988 ::
5989
5990       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5991
5992 Overview:
5993 """""""""
5994
5995 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5996 values based on comparison of its operands.
5997
5998 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5999 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6000
6001 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6002 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6003 compared.
6004
6005 Arguments:
6006 """"""""""
6007
6008 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6009 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6010 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6011
6012 #. ``false``: no comparison, always returns false
6013 #. ``oeq``: ordered and equal
6014 #. ``ogt``: ordered and greater than
6015 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6016 #. ``olt``: ordered and less than
6017 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6018 #. ``one``: ordered and not equal
6019 #. ``ord``: ordered (no nans)
6020 #. ``ueq``: unordered or equal
6021 #. ``ugt``: unordered or greater than
6022 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6023 #. ``ult``: unordered or less than
6024 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6025 #. ``une``: unordered or not equal
6026 #. ``uno``: unordered (either nans)
6027 #. ``true``: no comparison, always returns true
6028
6029 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6030 that either operand may be a QNAN.
6031
6032 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6033 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6034 type. They must have identical types.
6035
6036 Semantics:
6037 """"""""""
6038
6039 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6040 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6041 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6042 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6043
6044 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6045 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6046    is equal to ``op2``.
6047 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6048    is greater than ``op2``.
6049 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6050    is greater than or equal to ``op2``.
6051 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6052    is less than ``op2``.
6053 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6054    is less than or equal to ``op2``.
6055 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6056    is not equal to ``op2``.
6057 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6058 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6059    equal to ``op2``.
6060 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6061    greater than ``op2``.
6062 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6063    greater than or equal to ``op2``.
6064 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6065    less than ``op2``.
6066 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6067    less than or equal to ``op2``.
6068 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6069    not equal to ``op2``.
6070 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6071 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6072
6073 Example:
6074 """"""""
6075
6076 .. code-block:: llvm
6077
6078       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6079       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6080       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6081       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6082
6083 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6084 ``fcmp`` instruction.
6085
6086 .. _i_phi:
6087
6088 '``phi``' Instruction
6089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6090
6091 Syntax:
6092 """""""
6093
6094 ::
6095
6096       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6097
6098 Overview:
6099 """""""""
6100
6101 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6102 graph representing the function.
6103
6104 Arguments:
6105 """"""""""
6106
6107 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6108 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6109 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6110 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6111 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6112 label arguments.
6113
6114 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6115 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6116 block.
6117
6118 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6119 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6120 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6121 instruction's return value on the same edge).
6122
6123 Semantics:
6124 """"""""""
6125
6126 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6127 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6128 executed just prior to the current block.
6129
6130 Example:
6131 """"""""
6132
6133 .. code-block:: llvm
6134
6135     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6136       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6137       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6138       br label %Loop
6139
6140 .. _i_select:
6141
6142 '``select``' Instruction
6143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6144
6145 Syntax:
6146 """""""
6147
6148 ::
6149
6150       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6151
6152       selty is either i1 or {<N x i1>}
6153
6154 Overview:
6155 """""""""
6156
6157 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6158 condition, without IR-level branching.
6159
6160 Arguments:
6161 """"""""""
6162
6163 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6164 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6165 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6166 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6167 elements.
6168
6169 Semantics:
6170 """"""""""
6171
6172 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6173 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6174 argument.
6175
6176 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6177 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6178
6179 Example:
6180 """"""""
6181
6182 .. code-block:: llvm
6183
6184       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6185
6186 .. _i_call:
6187
6188 '``call``' Instruction
6189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6190
6191 Syntax:
6192 """""""
6193
6194 ::
6195
6196       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6197
6198 Overview:
6199 """""""""
6200
6201 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6202
6203 Arguments:
6204 """"""""""
6205
6206 This instruction requires several arguments:
6207
6208 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6209    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6210    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6211    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6212    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6213
6214    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6215       recursive cycle in the call graph.
6216    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6217       forwarded in place.
6218
6219    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6220    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6221    rules:
6222
6223    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6224      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6225    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6226      produced by the call or void.
6227    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6228      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6229      in address space.
6230    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6231    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6232      returned, and inalloca, must match.
6233
6234    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6235    the following conditions are met:
6236
6237    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6238    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6239       uses value of call or is void).
6240    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6241       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6242    -  `Platform specific constraints are
6243       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6244
6245 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6246    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6247    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6248    calling convention of the call must match the calling convention of
6249    the target function, or else the behavior is undefined.
6250 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6251    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6252    are valid here.
6253 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6254    type of the return value. Functions that return no value are marked
6255    ``void``.
6256 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6257    being invoked. The argument types must match the types implied by
6258    this signature. This type can be omitted if the function is not
6259    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6260    function.
6261 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6262    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6263    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6264    to function value.
6265 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6266    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6267    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6268    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6269    extra arguments can be specified.
6270 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6271    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6272    attributes are valid here.
6273
6274 Semantics:
6275 """"""""""
6276
6277 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6278 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6279 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6280 flow continues with the instruction after the function call, and the
6281 return value of the function is bound to the result argument.
6282
6283 Example:
6284 """"""""
6285
6286 .. code-block:: llvm
6287
6288       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6289       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6290       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6291       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6292       call void %foo(i8 97 signext)
6293
6294       %struct.A = type { i32, i8 }
6295       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6296       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6297       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6298       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6299       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6300
6301 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6302 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6303 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6304 This is something we'd like to change in the future to provide better
6305 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6306
6307 .. _i_va_arg:
6308
6309 '``va_arg``' Instruction
6310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6311
6312 Syntax:
6313 """""""
6314
6315 ::
6316
6317       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6318
6319 Overview:
6320 """""""""
6321
6322 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6323 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6324 the ``va_arg`` macro in C.
6325
6326 Arguments:
6327 """"""""""
6328
6329 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6330 argument. It returns a value of the specified argument type and
6331 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6332 type of ``va_list`` is target specific.
6333
6334 Semantics:
6335 """"""""""
6336
6337 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6338 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6339 the next argument. For more information, see the variable argument
6340 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6341
6342 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6343 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6344 function.
6345
6346 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6347 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6348
6349 Example:
6350 """"""""
6351
6352 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6353
6354 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6355 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6356 types on any target.
6357
6358 .. _i_landingpad:
6359
6360 '``landingpad``' Instruction
6361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6362
6363 Syntax:
6364 """""""
6365
6366 ::
6367
6368       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6369       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6370
6371       <clause> := catch <type> <value>
6372       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6373
6374 Overview:
6375 """""""""
6376
6377 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6378 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6379 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6380 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6381 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6382 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6383
6384 Arguments:
6385 """"""""""
6386
6387 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6388 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6389 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6390
6391 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6392 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6393 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6394 clause takes an array constant as its argument. Use
6395 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6396 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6397 the ``cleanup`` flag.
6398
6399 Semantics:
6400 """"""""""
6401
6402 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6403 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6404 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6405 calling conventions, how the personality function results are
6406 represented in LLVM IR is target specific.
6407
6408 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6409 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6410 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6411 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6412 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6413 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6414 unwinding continues further up the call stack.
6415
6416 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6417
6418 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6419    of an '``invoke``' instruction.
6420 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6421    first non-PHI instruction.
6422 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6423    pad block.
6424 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6425    '``landingpad``' instruction.
6426 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6427    personality function.
6428
6429 Example:
6430 """"""""
6431
6432 .. code-block:: llvm
6433
6434       ;; A landing pad which can catch an integer.
6435       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6436                catch i8** @_ZTIi
6437       ;; A landing pad that is a cleanup.
6438       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6439                cleanup
6440       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6441       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6442                catch i8** @_ZTIi
6443                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6444
6445 .. _intrinsics:
6446
6447 Intrinsic Functions
6448 ===================
6449
6450 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6451 have well known names and semantics and are required to follow certain
6452 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6453 for the LLVM language that does not require changing all of the
6454 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6455 reader/writer, the parser, etc...).
6456
6457 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6458 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6459 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6460 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6461 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6462 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6463 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6464 are added that they be documented here.
6465
6466 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6467 represents a family of functions that perform the same operation but on
6468 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6469 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6470 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6471 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6472 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6473 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6474 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6475 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6476 argument or the result.
6477
6478 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6479 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6480 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6481 whose type is matched against another type do not. For example, the
6482 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6483 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6484 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6485 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6486 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6487 type is matched against the return type, it does not require its own
6488 name suffix.
6489
6490 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6491 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6492
6493 .. _int_varargs:
6494
6495 Variable Argument Handling Intrinsics
6496 -------------------------------------
6497
6498 Variable argument support is defined in LLVM with the
6499 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6500 functions. These functions are related to the similarly named macros
6501 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6502
6503 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6504 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6505 does not define what this type is, so all transformations should be
6506 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6507
6508 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6509 variable argument handling intrinsic functions are used.
6510
6511 .. code-block:: llvm
6512
6513     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6514       ; Initialize variable argument processing
6515       %ap = alloca i8*
6516       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6517       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6518
6519       ; Read a single integer argument
6520       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6521
6522       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6523       %aq = alloca i8*
6524       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6525       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6526       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6527
6528       ; Stop processing of arguments.
6529       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6530       ret i32 %tmp
6531     }
6532
6533     declare void @llvm.va_start(i8*)
6534     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6535     declare void @llvm.va_end(i8*)
6536
6537 .. _int_va_start:
6538
6539 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6541
6542 Syntax:
6543 """""""
6544
6545 ::
6546
6547       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6548
6549 Overview:
6550 """""""""
6551
6552 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6553 subsequent use by ``va_arg``.
6554
6555 Arguments:
6556 """"""""""
6557
6558 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6559
6560 Semantics:
6561 """"""""""
6562
6563 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6564 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6565 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6566 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6567 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6568 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6569 that out.
6570
6571 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6573
6574 Syntax:
6575 """""""
6576
6577 ::
6578
6579       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6580
6581 Overview:
6582 """""""""
6583
6584 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6585 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6586
6587 Arguments:
6588 """"""""""
6589
6590 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6591
6592 Semantics:
6593 """"""""""
6594
6595 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6596 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6597 element to which the argument points. Calls to
6598 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6599 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6600 ``llvm.va_end``.
6601
6602 .. _int_va_copy:
6603
6604 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6606
6607 Syntax:
6608 """""""
6609
6610 ::
6611
6612       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6613
6614 Overview:
6615 """""""""
6616
6617 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6618 from the source argument list to the destination argument list.
6619
6620 Arguments:
6621 """"""""""
6622
6623 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6624 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6625
6626 Semantics:
6627 """"""""""
6628
6629 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6630 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6631 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6632 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6633 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6634
6635 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6636 --------------------------------------
6637
6638 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6639 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6640 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6641 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6642 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6643 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6644 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6645 details, see `Accurate Garbage Collection with
6646 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6647
6648 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6649 address space (address space zero).
6650
6651 .. _int_gcroot:
6652
6653 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6655
6656 Syntax:
6657 """""""
6658
6659 ::
6660
6661       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6662
6663 Overview:
6664 """""""""
6665
6666 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6667 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6668
6669 Arguments:
6670 """"""""""
6671
6672 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6673 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6674 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6675 root.
6676
6677 Semantics:
6678 """"""""""
6679
6680 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6681 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6682 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6683 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6684 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6685
6686 .. _int_gcread:
6687
6688 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6690
6691 Syntax:
6692 """""""
6693
6694 ::
6695
6696       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6697
6698 Overview:
6699 """""""""
6700
6701 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6702 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6703 barriers.
6704
6705 Arguments:
6706 """"""""""
6707
6708 The second argument is the address to read from, which should be an
6709 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6710 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6711 runtime (otherwise null).
6712
6713 Semantics:
6714 """"""""""
6715
6716 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6717 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6718 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6719 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6720 algorithm <gc>`.
6721
6722 .. _int_gcwrite:
6723
6724 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 ::
6731
6732       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6733
6734 Overview:
6735 """""""""
6736
6737 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6738 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6739 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6740
6741 Arguments:
6742 """"""""""
6743
6744 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6745 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6746 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6747 object, Obj may be null.
6748
6749 Semantics:
6750 """"""""""
6751
6752 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6753 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6754 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6755 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6756 algorithm <gc>`.
6757
6758 Code Generator Intrinsics
6759 -------------------------
6760
6761 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6762 may only be implemented with code generator support.
6763
6764 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6773
6774 Overview:
6775 """""""""
6776
6777 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6778 target-specific value indicating the return address of the current
6779 function or one of its callers.
6780
6781 Arguments:
6782 """"""""""
6783
6784 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6785 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6786 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6787 value.
6788
6789 Semantics:
6790 """"""""""
6791
6792 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6793 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6794 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6795 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6796 used for debugging purposes.
6797
6798 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6799 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6800 of the obvious source-language caller.
6801
6802 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6804
6805 Syntax:
6806 """""""
6807
6808 ::
6809
6810       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6811
6812 Overview:
6813 """""""""
6814
6815 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6816 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6817
6818 Arguments:
6819 """"""""""
6820
6821 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6822 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6823 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6824 value.
6825
6826 Semantics:
6827 """"""""""
6828
6829 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6830 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6831 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6832 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6833 used for debugging purposes.
6834
6835 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6836 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6837 of the obvious source-language caller.
6838
6839 .. _int_read_register:
6840 .. _int_write_register:
6841
6842 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
6843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6844
6845 Syntax:
6846 """""""
6847
6848 ::
6849
6850       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
6851       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
6852       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
6853       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
6854       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
6855
6856 Overview:
6857 """""""""
6858
6859 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
6860 provides access to the named register. The register must be valid on
6861 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
6862 with the register being read.
6863
6864 Semantics:
6865 """"""""""
6866
6867 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
6868 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
6869 the current value of the register, where possible.
6870
6871 This is useful to implement named register global variables that need
6872 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
6873 bare-metal programs including OS kernels.
6874
6875 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
6876 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
6877 allocatable registers are not supported.
6878
6879 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
6880 architectures (ARM, ARM64, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
6881 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
6882 registers.
6883
6884 .. _int_stacksave:
6885
6886 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6888
6889 Syntax:
6890 """""""
6891
6892 ::
6893
6894       declare i8* @llvm.stacksave()
6895
6896 Overview:
6897 """""""""
6898
6899 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6900 of the function stack, for use with
6901 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6902 implementing language features like scoped automatic variable sized
6903 arrays in C99.
6904
6905 Semantics:
6906 """"""""""
6907
6908 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6909 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6910 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6911 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6912 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6913 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6914 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6915
6916 .. _int_stackrestore:
6917
6918 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6920
6921 Syntax:
6922 """""""
6923
6924 ::
6925
6926       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6927
6928 Overview:
6929 """""""""
6930
6931 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6932 the function stack to the state it was in when the corresponding
6933 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6934 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6935 sized arrays in C99.
6936
6937 Semantics:
6938 """"""""""
6939
6940 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6941
6942 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6944
6945 Syntax:
6946 """""""
6947
6948 ::
6949
6950       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6951
6952 Overview:
6953 """""""""
6954
6955 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6956 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6957 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6958 its performance characteristics.
6959
6960 Arguments:
6961 """"""""""
6962
6963 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6964 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6965 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6966 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6967 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6968 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6969 arguments must be constant integers.
6970
6971 Semantics:
6972 """"""""""
6973
6974 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6975 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6976 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6977 the processor cache for better performance.
6978
6979 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6981
6982 Syntax:
6983 """""""
6984
6985 ::
6986
6987       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6988
6989 Overview:
6990 """""""""
6991
6992 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6993 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6994 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6995 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6996 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6997 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6998 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6999 allow correlations of simulation runs.
7000
7001 Arguments:
7002 """"""""""
7003
7004 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7005
7006 Semantics:
7007 """"""""""
7008
7009 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7010 that do not support this intrinsic may ignore it.
7011
7012 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7014
7015 Syntax:
7016 """""""
7017
7018 ::
7019
7020       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7021
7022 Overview:
7023 """""""""
7024
7025 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7026 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7027 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7028 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7029 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7030 timings.
7031
7032 Semantics:
7033 """"""""""
7034
7035 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7036 memory. Implementations are allowed to either return a application
7037 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7038 is lowered to a constant 0.
7039
7040 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7041 running at and the host platform.
7042
7043 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7045
7046 Syntax:
7047 """""""
7048
7049 ::
7050
7051       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7052
7053 Overview:
7054 """""""""
7055
7056 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7057 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7058 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7059 flushes the instruction cache.
7060
7061 Semantics:
7062 """"""""""
7063
7064 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7065 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7066 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7067 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7068 privileges.
7069
7070 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7071 time library.
7072
7073 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7074 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7075
7076 Standard C Library Intrinsics
7077 -----------------------------
7078
7079 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7080 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7081 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7082 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7083
7084 .. _int_memcpy:
7085
7086 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7088
7089 Syntax:
7090 """""""
7091
7092 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7093 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7094 support all bit widths however.
7095
7096 ::
7097
7098       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7099                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7100       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7101                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7102
7103 Overview:
7104 """""""""
7105
7106 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7107 source location to the destination location.
7108
7109 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7110 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7111 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7112
7113 Arguments:
7114 """"""""""
7115
7116 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7117 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7118 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7119 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7120 boolean indicating a volatile access.
7121
7122 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7123 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7124 are aligned to that boundary.
7125
7126 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7127 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7128 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7129
7130 Semantics:
7131 """"""""""
7132
7133 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7134 source location to the destination location, which are not allowed to
7135 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7136 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7137 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7138
7139 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7141
7142 Syntax:
7143 """""""
7144
7145 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7146 bit width and for different address space. Not all targets support all
7147 bit widths however.
7148
7149 ::
7150
7151       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7152                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7153       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7154                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7155
7156 Overview:
7157 """""""""
7158
7159 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7160 source location to the destination location. It is similar to the
7161 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7162 overlap.
7163
7164 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7165 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7166 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7167
7168 Arguments:
7169 """"""""""
7170
7171 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7172 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7173 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7174 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7175 boolean indicating a volatile access.
7176
7177 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7178 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7179 aligned to that boundary.
7180
7181 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7182 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7183 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7184
7185 Semantics:
7186 """"""""""
7187
7188 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7189 source location to the destination location, which may overlap. It
7190 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7191 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7192 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7193
7194 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7196
7197 Syntax:
7198 """""""
7199
7200 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7201 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7202 support all bit widths.
7203
7204 ::
7205
7206       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7207                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7208       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7209                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7210
7211 Overview:
7212 """""""""
7213
7214 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7215 particular byte value.
7216
7217 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7218 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7219 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7220
7221 Arguments:
7222 """"""""""
7223
7224 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7225 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7226 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7227 argument is the known alignment of the destination location.
7228
7229 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7230 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7231 that boundary.
7232
7233 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7234 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7235 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7236
7237 Semantics:
7238 """"""""""
7239
7240 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7241 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7242 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7243 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7244
7245 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7247
7248 Syntax:
7249 """""""
7250
7251 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7252 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7253 all types however.
7254
7255 ::
7256
7257       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7258       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7259       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7260       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7261       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7262
7263 Overview:
7264 """""""""
7265
7266 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7267 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7268 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7269 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7270 because there is no need to worry about errno being set).
7271 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7272
7273 Arguments:
7274 """"""""""
7275
7276 The argument and return value are floating point numbers of the same
7277 type.
7278
7279 Semantics:
7280 """"""""""
7281
7282 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7283 nonnegative floating point number.
7284
7285 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7287
7288 Syntax:
7289 """""""
7290
7291 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7292 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7293 all types however.
7294
7295 ::
7296
7297       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7298       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7299       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7300       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7301       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7302
7303 Overview:
7304 """""""""
7305
7306 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7307 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7308 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7309 used, the second argument remains a scalar integer value.
7310
7311 Arguments:
7312 """"""""""
7313
7314 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7315 raise to that power.
7316
7317 Semantics:
7318 """"""""""
7319
7320 This function returns the first value raised to the second power with an
7321 unspecified sequence of rounding operations.
7322
7323 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7325
7326 Syntax:
7327 """""""
7328
7329 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7330 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7331 all types however.
7332
7333 ::
7334
7335       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7336       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7337       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7338       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7339       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7340
7341 Overview:
7342 """""""""
7343
7344 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7345
7346 Arguments:
7347 """"""""""
7348
7349 The argument and return value are floating point numbers of the same
7350 type.
7351
7352 Semantics:
7353 """"""""""
7354
7355 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7356 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7357 conditions in the same way.
7358
7359 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7361
7362 Syntax:
7363 """""""
7364
7365 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7366 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7367 all types however.
7368
7369 ::
7370
7371       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7372       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7373       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7374       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7375       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7376
7377 Overview:
7378 """""""""
7379
7380 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7381
7382 Arguments:
7383 """"""""""
7384
7385 The argument and return value are floating point numbers of the same
7386 type.
7387
7388 Semantics:
7389 """"""""""
7390
7391 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7392 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7393 conditions in the same way.
7394
7395 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7397
7398 Syntax:
7399 """""""
7400
7401 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7402 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7403 all types however.
7404
7405 ::
7406
7407       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7408       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7409       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7410       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7411       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7412
7413 Overview:
7414 """""""""
7415
7416 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7417 specified (positive or negative) power.
7418
7419 Arguments:
7420 """"""""""
7421
7422 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7423 to raise to that power.
7424
7425 Semantics:
7426 """"""""""
7427
7428 This function returns the first value raised to the second power,
7429 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7430 handles error conditions in the same way.
7431
7432 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7434
7435 Syntax:
7436 """""""
7437
7438 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7439 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7440 all types however.
7441
7442 ::
7443
7444       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7445       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7446       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7447       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7448       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7449
7450 Overview:
7451 """""""""
7452
7453 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7454
7455 Arguments:
7456 """"""""""
7457
7458 The argument and return value are floating point numbers of the same
7459 type.
7460
7461 Semantics:
7462 """"""""""
7463
7464 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7465 would, and handles error conditions in the same way.
7466
7467 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7469
7470 Syntax:
7471 """""""
7472
7473 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7474 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7475 all types however.
7476
7477 ::
7478
7479       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7480       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7481       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7482       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7483       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7484
7485 Overview:
7486 """""""""
7487
7488 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7489
7490 Arguments:
7491 """"""""""
7492
7493 The argument and return value are floating point numbers of the same
7494 type.
7495
7496 Semantics:
7497 """"""""""
7498
7499 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7500 would, and handles error conditions in the same way.
7501
7502 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7504
7505 Syntax:
7506 """""""
7507
7508 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7509 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7510 all types however.
7511
7512 ::
7513
7514       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7515       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7516       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7517       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7518       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7519
7520 Overview:
7521 """""""""
7522
7523 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7524
7525 Arguments:
7526 """"""""""
7527
7528 The argument and return value are floating point numbers of the same
7529 type.
7530
7531 Semantics:
7532 """"""""""
7533
7534 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7535 would, and handles error conditions in the same way.
7536
7537 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7539
7540 Syntax:
7541 """""""
7542
7543 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7544 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7545 all types however.
7546
7547 ::
7548
7549       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7550       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7551       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7552       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7553       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7554
7555 Overview:
7556 """""""""
7557
7558 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7559
7560 Arguments:
7561 """"""""""
7562
7563 The argument and return value are floating point numbers of the same
7564 type.
7565
7566 Semantics:
7567 """"""""""
7568
7569 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7570 would, and handles error conditions in the same way.
7571
7572 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7574
7575 Syntax:
7576 """""""
7577
7578 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7579 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7580 all types however.
7581
7582 ::
7583
7584       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7585       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7586       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7587       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7588       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7589
7590 Overview:
7591 """""""""
7592
7593 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7594
7595 Arguments:
7596 """"""""""
7597
7598 The argument and return value are floating point numbers of the same
7599 type.
7600
7601 Semantics:
7602 """"""""""
7603
7604 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7605 would, and handles error conditions in the same way.
7606
7607 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7609
7610 Syntax:
7611 """""""
7612
7613 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7614 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7615 all types however.
7616
7617 ::
7618
7619       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7620       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7621       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7622       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7623       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7624
7625 Overview:
7626 """""""""
7627
7628 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7629 operation.
7630
7631 Arguments:
7632 """"""""""
7633
7634 The argument and return value are floating point numbers of the same
7635 type.
7636
7637 Semantics:
7638 """"""""""
7639
7640 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7641 would, and does not set errno.
7642
7643 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7645
7646 Syntax:
7647 """""""
7648
7649 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7650 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7651 all types however.
7652
7653 ::
7654
7655       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7656       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7657       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7658       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7659       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7660
7661 Overview:
7662 """""""""
7663
7664 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7665 operand.
7666
7667 Arguments:
7668 """"""""""
7669
7670 The argument and return value are floating point numbers of the same
7671 type.
7672
7673 Semantics:
7674 """"""""""
7675
7676 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7677 would, and handles error conditions in the same way.
7678
7679 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7681
7682 Syntax:
7683 """""""
7684
7685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7686 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7687 all types however.
7688
7689 ::
7690
7691       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7692       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7693       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7694       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7695       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7696
7697 Overview:
7698 """""""""
7699
7700 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7701 first operand and the sign of the second operand.
7702
7703 Arguments:
7704 """"""""""
7705
7706 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7707 type.
7708
7709 Semantics:
7710 """"""""""
7711
7712 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7713 functions would, and handles error conditions in the same way.
7714
7715 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7717
7718 Syntax:
7719 """""""
7720
7721 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7722 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7723 all types however.
7724
7725 ::
7726
7727       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7728       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7729       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7730       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7731       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7732
7733 Overview:
7734 """""""""
7735
7736 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7737
7738 Arguments:
7739 """"""""""
7740
7741 The argument and return value are floating point numbers of the same
7742 type.
7743
7744 Semantics:
7745 """"""""""
7746
7747 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7748 would, and handles error conditions in the same way.
7749
7750 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7752
7753 Syntax:
7754 """""""
7755
7756 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7757 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7758 all types however.
7759
7760 ::
7761
7762       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7763       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7764       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7765       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7766       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7767
7768 Overview:
7769 """""""""
7770
7771 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7772
7773 Arguments:
7774 """"""""""
7775
7776 The argument and return value are floating point numbers of the same
7777 type.
7778
7779 Semantics:
7780 """"""""""
7781
7782 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7783 would, and handles error conditions in the same way.
7784
7785 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7787
7788 Syntax:
7789 """""""
7790
7791 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7792 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7793 all types however.
7794
7795 ::
7796
7797       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7798       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7799       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7800       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7801       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7802
7803 Overview:
7804 """""""""
7805
7806 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7807 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7808
7809 Arguments:
7810 """"""""""
7811
7812 The argument and return value are floating point numbers of the same
7813 type.
7814
7815 Semantics:
7816 """"""""""
7817
7818 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7819 would, and handles error conditions in the same way.
7820
7821 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7823
7824 Syntax:
7825 """""""
7826
7827 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7828 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7829 all types however.
7830
7831 ::
7832
7833       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7834       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7835       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7836       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7837       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7838
7839 Overview:
7840 """""""""
7841
7842 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7843 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7844 operand isn't an integer.
7845
7846 Arguments:
7847 """"""""""
7848
7849 The argument and return value are floating point numbers of the same
7850 type.
7851
7852 Semantics:
7853 """"""""""
7854
7855 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7856 would, and handles error conditions in the same way.
7857
7858 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7860
7861 Syntax:
7862 """""""
7863
7864 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7865 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7866 all types however.
7867
7868 ::
7869
7870       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7871       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7872       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7873       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7874       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7875
7876 Overview:
7877 """""""""
7878
7879 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7880 nearest integer.
7881
7882 Arguments:
7883 """"""""""
7884
7885 The argument and return value are floating point numbers of the same
7886 type.
7887
7888 Semantics:
7889 """"""""""
7890
7891 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7892 functions would, and handles error conditions in the same way.
7893
7894 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7896
7897 Syntax:
7898 """""""
7899
7900 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7901 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7902 all types however.
7903
7904 ::
7905
7906       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7907       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7908       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7909       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7910       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7911
7912 Overview:
7913 """""""""
7914
7915 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7916 nearest integer.
7917
7918 Arguments:
7919 """"""""""
7920
7921 The argument and return value are floating point numbers of the same
7922 type.
7923
7924 Semantics:
7925 """"""""""
7926
7927 This function returns the same values as the libm ``round``
7928 functions would, and handles error conditions in the same way.
7929
7930 Bit Manipulation Intrinsics
7931 ---------------------------
7932
7933 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7934 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7935
7936 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7938
7939 Syntax:
7940 """""""
7941
7942 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7943 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7944
7945 ::
7946
7947       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7948       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7949       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7950
7951 Overview:
7952 """""""""
7953
7954 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7955 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7956 These are useful for performing operations on data that is not in the
7957 target's native byte order.
7958
7959 Semantics:
7960 """"""""""
7961
7962 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7963 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7964 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7965 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7966 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7967 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7968 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7969 respectively).
7970
7971 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7973
7974 Syntax:
7975 """""""
7976
7977 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7978 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7979 support all bit widths or vector types, however.
7980
7981 ::
7982
7983       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7984       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7985       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7986       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7987       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7988       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7989
7990 Overview:
7991 """""""""
7992
7993 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7994 in a value.
7995
7996 Arguments:
7997 """"""""""
7998
7999 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8000 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8001 match the argument type.
8002
8003 Semantics:
8004 """"""""""
8005
8006 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8007 each element of a vector.
8008
8009 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8011
8012 Syntax:
8013 """""""
8014
8015 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8016 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8017 targets support all bit widths or vector types, however.
8018
8019 ::
8020
8021       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8022       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8023       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8024       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8025       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8026       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8027
8028 Overview:
8029 """""""""
8030
8031 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8032 leading zeros in a variable.
8033
8034 Arguments:
8035 """"""""""
8036
8037 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8038 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8039 type must match the first argument type.
8040
8041 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8042 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8043 defined result. Historically some architectures did not provide a
8044 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8045 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8046
8047 Semantics:
8048 """"""""""
8049
8050 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8051 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8052 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8053 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8054 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8055
8056 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8058
8059 Syntax:
8060 """""""
8061
8062 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8063 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8064 support all bit widths or vector types, however.
8065
8066 ::
8067
8068       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8069       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8070       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8071       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8072       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8073       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8074
8075 Overview:
8076 """""""""
8077
8078 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8079 trailing zeros.
8080
8081 Arguments:
8082 """"""""""
8083
8084 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8085 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8086 type must match the first argument type.
8087
8088 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8089 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8090 defined result. Historically some architectures did not provide a
8091 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8092 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8093
8094 Semantics:
8095 """"""""""
8096
8097 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8098 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8099 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8100 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8101 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8102
8103 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8104 -----------------------------------
8105
8106 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8107
8108 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8110
8111 Syntax:
8112 """""""
8113
8114 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8115 on any integer bit width.
8116
8117 ::
8118
8119       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8120       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8121       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8122
8123 Overview:
8124 """""""""
8125
8126 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8127 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8128 occurred during the signed summation.
8129
8130 Arguments:
8131 """"""""""
8132
8133 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8134 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8135 bit width. The second element of the result structure must be of type
8136 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8137 addition.
8138
8139 Semantics:
8140 """"""""""
8141
8142 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8143 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8144 first element of which is the signed summation, and the second element
8145 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8146 overflow.
8147
8148 Examples:
8149 """""""""
8150
8151 .. code-block:: llvm
8152
8153       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8154       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8155       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8156       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8157
8158 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8160
8161 Syntax:
8162 """""""
8163
8164 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8165 on any integer bit width.
8166
8167 ::
8168
8169       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8170       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8171       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8172
8173 Overview:
8174 """""""""
8175
8176 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8177 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8178 occurred during the unsigned summation.
8179
8180 Arguments:
8181 """"""""""
8182
8183 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8184 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8185 bit width. The second element of the result structure must be of type
8186 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8187 addition.
8188
8189 Semantics:
8190 """"""""""
8191
8192 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8193 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8194 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8195 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8196
8197 Examples:
8198 """""""""
8199
8200 .. code-block:: llvm
8201
8202       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8203       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8204       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8205       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8206
8207 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8209
8210 Syntax:
8211 """""""
8212
8213 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8214 on any integer bit width.
8215
8216 ::
8217
8218       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8219       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8220       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8221
8222 Overview:
8223 """""""""
8224
8225 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8226 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8227 overflow occurred during the signed subtraction.
8228
8229 Arguments:
8230 """"""""""
8231
8232 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8233 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8234 bit width. The second element of the result structure must be of type
8235 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8236 subtraction.
8237
8238 Semantics:
8239 """"""""""
8240
8241 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8242 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8243 first element of which is the subtraction, and the second element of
8244 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8245 overflow.
8246
8247 Examples:
8248 """""""""
8249
8250 .. code-block:: llvm
8251
8252       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8253       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8254       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8255       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8256
8257 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8259
8260 Syntax:
8261 """""""
8262
8263 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8264 on any integer bit width.
8265
8266 ::
8267
8268       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8269       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8270       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8271
8272 Overview:
8273 """""""""
8274
8275 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8276 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8277 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8278
8279 Arguments:
8280 """"""""""
8281
8282 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8283 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8284 bit width. The second element of the result structure must be of type
8285 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8286 subtraction.
8287
8288 Semantics:
8289 """"""""""
8290
8291 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8292 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8293 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8294 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8295 overflow.
8296
8297 Examples:
8298 """""""""
8299
8300 .. code-block:: llvm
8301
8302       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8303       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8304       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8305       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8306
8307 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8309
8310 Syntax:
8311 """""""
8312
8313 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8314 on any integer bit width.
8315
8316 ::
8317
8318       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8319       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8320       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8321
8322 Overview:
8323 """""""""
8324
8325 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8326 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8327 overflow occurred during the signed multiplication.
8328
8329 Arguments:
8330 """"""""""
8331
8332 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8333 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8334 bit width. The second element of the result structure must be of type
8335 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8336 multiplication.
8337
8338 Semantics:
8339 """"""""""
8340
8341 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8342 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8343 the first element of which is the multiplication, and the second element
8344 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8345 overflow.
8346
8347 Examples:
8348 """""""""
8349
8350 .. code-block:: llvm
8351
8352       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8353       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8354       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8355       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8356
8357 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8359
8360 Syntax:
8361 """""""
8362
8363 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8364 on any integer bit width.
8365
8366 ::
8367
8368       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8369       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8370       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8371
8372 Overview:
8373 """""""""
8374
8375 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8376 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8377 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8378
8379 Arguments:
8380 """"""""""
8381
8382 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8383 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8384 bit width. The second element of the result structure must be of type
8385 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8386 multiplication.
8387
8388 Semantics:
8389 """"""""""
8390
8391 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8392 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8393 the first element of which is the multiplication, and the second
8394 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8395 resulted in an overflow.
8396
8397 Examples:
8398 """""""""
8399
8400 .. code-block:: llvm
8401
8402       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8403       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8404       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8405       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8406
8407 Specialised Arithmetic Intrinsics
8408 ---------------------------------
8409
8410 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8412
8413 Syntax:
8414 """""""
8415
8416 ::
8417
8418       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8419       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8420
8421 Overview:
8422 """""""""
8423
8424 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8425 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8426 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8427 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8428 and add instructions.
8429
8430 Arguments:
8431 """"""""""
8432
8433 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8434 multiplicands, a and b, and an addend c.
8435
8436 Semantics:
8437 """"""""""
8438
8439 The expression:
8440
8441 ::
8442
8443       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8444
8445 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8446 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8447 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8448 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8449 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8450 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8451
8452 Examples:
8453 """""""""
8454
8455 .. code-block:: llvm
8456
8457       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8458
8459 Half Precision Floating Point Intrinsics
8460 ----------------------------------------
8461
8462 For most target platforms, half precision floating point is a
8463 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8464 but does not support computation in the format.
8465
8466 This means that code must first load the half-precision floating point
8467 value as an i16, then convert it to float with
8468 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8469 then be performed on the float value (including extending to double
8470 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8471 if needed, then converted to i16 with
8472 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8473 i16 value.
8474
8475 .. _int_convert_to_fp16:
8476
8477 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8479
8480 Syntax:
8481 """""""
8482
8483 ::
8484
8485       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8486
8487 Overview:
8488 """""""""
8489
8490 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8491 from single precision floating point format to half precision floating
8492 point format.
8493
8494 Arguments:
8495 """"""""""
8496
8497 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8498 converted.
8499
8500 Semantics:
8501 """"""""""
8502
8503 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8504 from single precision floating point format to half precision floating
8505 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8506 converted number.
8507
8508 Examples:
8509 """""""""
8510
8511 .. code-block:: llvm
8512
8513       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8514       store i16 %res, i16* @x, align 2
8515
8516 .. _int_convert_from_fp16:
8517
8518 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8520
8521 Syntax:
8522 """""""
8523
8524 ::
8525
8526       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8527
8528 Overview:
8529 """""""""
8530
8531 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8532 conversion from half precision floating point format to single precision
8533 floating point format.
8534
8535 Arguments:
8536 """"""""""
8537
8538 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8539 converted.
8540
8541 Semantics:
8542 """"""""""
8543
8544 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8545 conversion from half single precision floating point format to single
8546 precision floating point format. The input half-float value is
8547 represented by an ``i16`` value.
8548
8549 Examples:
8550 """""""""
8551
8552 .. code-block:: llvm
8553
8554       %a = load i16* @x, align 2
8555       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8556
8557 Debugger Intrinsics
8558 -------------------
8559
8560 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8561 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8562 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8563 document.
8564
8565 Exception Handling Intrinsics
8566 -----------------------------
8567
8568 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8569 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8570 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8571
8572 .. _int_trampoline:
8573
8574 Trampoline Intrinsics
8575 ---------------------
8576
8577 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8578 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8579 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8580 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8581 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8582 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8583 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8584 extension.
8585
8586 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8587 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8588 It can be created as follows:
8589
8590 .. code-block:: llvm
8591
8592       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8593       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8594       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8595       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8596       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8597
8598 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8599 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8600
8601 .. _int_it:
8602
8603 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8605
8606 Syntax:
8607 """""""
8608
8609 ::
8610
8611       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8612
8613 Overview:
8614 """""""""
8615
8616 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8617 turning it into a trampoline.
8618
8619 Arguments:
8620 """"""""""
8621
8622 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8623 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8624 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8625 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8626 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8627 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8628 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8629 bitcast to an ``i8*``.
8630
8631 Semantics:
8632 """"""""""
8633
8634 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8635 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8636 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8637 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8638 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8639 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8640 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8641 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8642 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8643 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8644 modified, then the effect of any later call to the returned function
8645 pointer is undefined.
8646
8647 .. _int_at:
8648
8649 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8651
8652 Syntax:
8653 """""""
8654
8655 ::
8656
8657       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8658
8659 Overview:
8660 """""""""
8661
8662 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8663 a trampoline (passed as ``tramp``).
8664
8665 Arguments:
8666 """"""""""
8667
8668 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8669 code filled in by a previous call to
8670 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8671
8672 Semantics:
8673 """"""""""
8674
8675 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8676 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8677 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8678 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8679 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8680
8681 Memory Use Markers
8682 ------------------
8683
8684 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8685 memory objects and ranges where variables are immutable.
8686
8687 .. _int_lifestart:
8688
8689 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8691
8692 Syntax:
8693 """""""
8694
8695 ::
8696
8697       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8703 object's lifetime.
8704
8705 Arguments:
8706 """"""""""
8707
8708 The first argument is a constant integer representing the size of the
8709 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8710 to the object.
8711
8712 Semantics:
8713 """"""""""
8714
8715 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8716 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8717 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8718 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8719
8720 .. _int_lifeend:
8721
8722 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8724
8725 Syntax:
8726 """""""
8727
8728 ::
8729
8730       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8731
8732 Overview:
8733 """""""""
8734
8735 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8736 object's lifetime.
8737
8738 Arguments:
8739 """"""""""
8740
8741 The first argument is a constant integer representing the size of the
8742 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8743 to the object.
8744
8745 Semantics:
8746 """"""""""
8747
8748 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8749 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8750 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8751 object following this intrinsic may be removed as dead.
8752
8753 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8755
8756 Syntax:
8757 """""""
8758
8759 ::
8760
8761       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8762
8763 Overview:
8764 """""""""
8765
8766 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8767 a memory object will not change.
8768
8769 Arguments:
8770 """"""""""
8771
8772 The first argument is a constant integer representing the size of the
8773 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8774 to the object.
8775
8776 Semantics:
8777 """"""""""
8778
8779 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8780 the return value, the referenced memory location is constant and
8781 unchanging.
8782
8783 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8785
8786 Syntax:
8787 """""""
8788
8789 ::
8790
8791       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8792
8793 Overview:
8794 """""""""
8795
8796 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8797 memory object are mutable.
8798
8799 Arguments:
8800 """"""""""
8801
8802 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8803 The second argument is a constant integer representing the size of the
8804 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8805 pointer to the object.
8806
8807 Semantics:
8808 """"""""""
8809
8810 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8811
8812 General Intrinsics
8813 ------------------
8814
8815 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8816 purpose.
8817
8818 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8820
8821 Syntax:
8822 """""""
8823
8824 ::
8825
8826       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8827
8828 Overview:
8829 """""""""
8830
8831 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8832
8833 Arguments:
8834 """"""""""
8835
8836 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8837 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8838 source file name, and the last argument is the line number.
8839
8840 Semantics:
8841 """"""""""
8842
8843 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8844 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8845 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8846 ignored by code generation and optimization.
8847
8848 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8850
8851 Syntax:
8852 """""""
8853
8854 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8855 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8856 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8857 '``0``'.
8858
8859 ::
8860
8861       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8862       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8863       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8864       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8865       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8866
8867 Overview:
8868 """""""""
8869
8870 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8871
8872 Arguments:
8873 """"""""""
8874
8875 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8876 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8877 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8878 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8879
8880 Semantics:
8881 """"""""""
8882
8883 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8884 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8885 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8886 generation and optimization.
8887
8888 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8890
8891 Syntax:
8892 """""""
8893
8894 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8895 any integer bit width.
8896
8897 ::
8898
8899       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8900       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8901       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8902       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8903       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8904
8905 Overview:
8906 """""""""
8907
8908 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8909
8910 Arguments:
8911 """"""""""
8912
8913 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8914 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8915 global string which is the source file name, and the last argument is
8916 the line number. It returns the value of the first argument.
8917
8918 Semantics:
8919 """"""""""
8920
8921 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8922 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8923 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8924 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8925
8926 '``llvm.trap``' Intrinsic
8927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8928
8929 Syntax:
8930 """""""
8931
8932 ::
8933
8934       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8935
8936 Overview:
8937 """""""""
8938
8939 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8940
8941 Arguments:
8942 """"""""""
8943
8944 None.
8945
8946 Semantics:
8947 """"""""""
8948
8949 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8950 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8951 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8952
8953 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8955
8956 Syntax:
8957 """""""
8958
8959 ::
8960
8961       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8962
8963 Overview:
8964 """""""""
8965
8966 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8967
8968 Arguments:
8969 """"""""""
8970
8971 None.
8972
8973 Semantics:
8974 """"""""""
8975
8976 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8977 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8978 debugger.
8979
8980 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8982
8983 Syntax:
8984 """""""
8985
8986 ::
8987
8988       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8989
8990 Overview:
8991 """""""""
8992
8993 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8994 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8995 is placed on the stack before local variables.
8996
8997 Arguments:
8998 """"""""""
8999
9000 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9001 The first argument is the value loaded from the stack guard
9002 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9003 enough space to hold the value of the guard.
9004
9005 Semantics:
9006 """"""""""
9007
9008 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9009 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9010 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9011 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9012 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9013 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9014 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9015
9016 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9018
9019 Syntax:
9020 """""""
9021
9022 ::
9023
9024       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9025
9026 Overview:
9027 """""""""
9028
9029 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9030 created stack protector and if they are not equal calls the
9031 ``__stack_chk_fail()`` function.
9032
9033 Arguments:
9034 """"""""""
9035
9036 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9037 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9038
9039 Semantics:
9040 """"""""""
9041
9042 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9043 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9044 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9045
9046 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9047 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9048 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9049 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9050 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9051 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9052 codegen after the tail call decision has occurred.
9053
9054 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9056
9057 Syntax:
9058 """""""
9059
9060 ::
9061
9062       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9063       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9064
9065 Overview:
9066 """""""""
9067
9068 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9069 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9070 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9071 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9072 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9073 other object.
9074
9075 Arguments:
9076 """"""""""
9077
9078 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9079 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9080 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9081 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9082 only accepts constants.
9083
9084 Semantics:
9085 """"""""""
9086
9087 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9088 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9089 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9090 on the ``min`` argument).
9091
9092 '``llvm.expect``' Intrinsic
9093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9094
9095 Syntax:
9096 """""""
9097
9098 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9099 integer bit width.
9100
9101 ::
9102
9103       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9104       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9105       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9106
9107 Overview:
9108 """""""""
9109
9110 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9111 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9112
9113 Arguments:
9114 """"""""""
9115
9116 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9117 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9118 constant value, variables are not allowed.
9119
9120 Semantics:
9121 """"""""""
9122
9123 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9124
9125 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9127
9128 Syntax:
9129 """""""
9130
9131 ::
9132
9133       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9134
9135 Overview:
9136 """""""""
9137
9138 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9139 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9140
9141 Arguments:
9142 """"""""""
9143
9144 None.
9145
9146 Semantics:
9147 """"""""""
9148
9149 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9150 by codegen.
9151
9152 Stack Map Intrinsics
9153 --------------------
9154
9155 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9156 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9157 are described in :doc:`StackMaps`.