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