[pr19844] Add thread local mode to aliases.
[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 act as "second name" for the aliasee value (which can be either
683 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
684 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
685 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
686 <dllstorageclass>`.
687
688 Syntax::
689
690     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
691
692 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
693 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
694 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
695 alias.
696
697 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
698 the aliasee.
699
700 The aliasee must be a definition.
701
702 Aliases are not allowed to point to aliases with linkages that can be
703 overridden. Since they are only a second name, the possibility of the
704 intermediate alias being overridden cannot be represented in an object file.
705
706 .. _namedmetadatastructure:
707
708 Named Metadata
709 --------------
710
711 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
712 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
713 operands for a named metadata.
714
715 Syntax::
716
717     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
718     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
719     !1 = metadata !{metadata !"one"}
720     !2 = metadata !{metadata !"two"}
721     ; A named metadata.
722     !name = !{!0, !1, !2}
723
724 .. _paramattrs:
725
726 Parameter Attributes
727 --------------------
728
729 The return type and each parameter of a function type may have a set of
730 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
731 used to communicate additional information about the result or
732 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
733 of the function, not of the function type, so functions with different
734 parameter attributes can have the same function type.
735
736 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
737 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
738 For example:
739
740 .. code-block:: llvm
741
742     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
743     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
744     declare signext i8 @returns_signed_char()
745
746 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
747 ``readonly``) come immediately after the argument list.
748
749 Currently, only the following parameter attributes are defined:
750
751 ``zeroext``
752     This indicates to the code generator that the parameter or return
753     value should be zero-extended to the extent required by the target's
754     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
755     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
756 ``signext``
757     This indicates to the code generator that the parameter or return
758     value should be sign-extended to the extent required by the target's
759     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
760     the callee (for a return value).
761 ``inreg``
762     This indicates that this parameter or return value should be treated
763     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
764     a function call or return (usually, by putting it in a register as
765     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
766     two different kinds of registers). Use of this attribute is
767     target-specific.
768 ``byval``
769     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
770     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
771     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
772     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
773     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
774     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
775     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
776     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
777     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
778     values.
779
780     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
781     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
782     form and the known alignment of the pointer specified to the call
783     site. If the alignment is not specified, then the code generator
784     makes a target-specific assumption.
785
786 .. _attr_inalloca:
787
788 ``inalloca``
789
790     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
791     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
792     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
793     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
794     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
795     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
796
797     An argument allocation may be used by a call at most once because
798     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
799     used in conjunction with other attributes that affect argument
800     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
801     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
802     large aggregate return values, which means that frontend authors
803     must lower them with ``sret`` pointers.
804
805     When the call site is reached, the argument allocation must have
806     been the most recent stack allocation that is still live, or the
807     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
808     space after an argument allocation and before its call site, but it
809     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
810     <int_stackrestore>`.
811
812     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
813     attribute.
814
815 ``sret``
816     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
817     structure that is the return value of the function in the source
818     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
819     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
820     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
821     the first parameter. This is not a valid attribute for return
822     values.
823
824 .. _noalias:
825
826 ``noalias``
827     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
828     the argument or return value do not alias pointer values which are
829     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
830     call to the parent function, dependencies between memory references
831     from before or after the call and from those during the call are
832     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
833     value used in that call. The caller shares the responsibility with
834     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
835     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
836     analysis <Must, May, or No>`.
837
838     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
839     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
840     though it is slightly weaker.
841
842     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
843     while LLVM's ``noalias`` is.
844 ``nocapture``
845     This indicates that the callee does not make any copies of the
846     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
847     attribute for return values.
848
849 .. _nest:
850
851 ``nest``
852     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
853     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
854     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
855
856 ``returned``
857     This indicates that the function always returns the argument as its return
858     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
859     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
860     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
861     the callee. The parameter and the function return type must be valid
862     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
863     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
864
865 ``nonnull``
866     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
867     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
868     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
869     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
870     is non-null.
871
872 .. _gc:
873
874 Garbage Collector Names
875 -----------------------
876
877 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
878 string:
879
880 .. code-block:: llvm
881
882     define void @f() gc "name" { ... }
883
884 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
885 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
886 support the named garbage collection algorithm.
887
888 .. _prefixdata:
889
890 Prefix Data
891 -----------
892
893 Prefix data is data associated with a function which the code generator
894 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
895 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
896 specific functions and make it available through the function pointer while
897 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
898 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
899 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
900 of the prefix data.
901
902 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
903 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
904 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
905 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
906 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
907 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
908 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
909 makes the format of the prefix data highly target dependent.
910
911 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
912 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
913 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
914 of the prefix data.
915
916 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
917 which encodes the ``nop`` instruction:
918
919 .. code-block:: llvm
920
921     define void @f() prefix i8 144 { ... }
922
923 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
924 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
925 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
926
927 .. code-block:: llvm
928
929     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
930
931     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
932
933 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
934 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
935 optimizers but will not be emitted in the object file.
936
937 .. _attrgrp:
938
939 Attribute Groups
940 ----------------
941
942 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
943 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
944 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
945 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
946 group will capture the important command line flags used to build that file.
947
948 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
949 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
950 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
951 different groups are merged.
952
953 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
954 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
955
956 .. code-block:: llvm
957
958    ; Target-independent attributes:
959    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
960
961    ; Target-dependent attributes:
962    attributes #1 = { "no-sse" }
963
964    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
965    define void @f() #0 #1 { ... }
966
967 .. _fnattrs:
968
969 Function Attributes
970 -------------------
971
972 Function attributes are set to communicate additional information about
973 a function. Function attributes are considered to be part of the
974 function, not of the function type, so functions with different function
975 attributes can have the same function type.
976
977 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
978 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
979 example:
980
981 .. code-block:: llvm
982
983     define void @f() noinline { ... }
984     define void @f() alwaysinline { ... }
985     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
986     define void @f() optsize { ... }
987
988 ``alignstack(<n>)``
989     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
990     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
991     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
992     parentheses.
993 ``alwaysinline``
994     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
995     this function into callers whenever possible, ignoring any active
996     inlining size threshold for this caller.
997 ``builtin``
998     This indicates that the callee function at a call site should be
999     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1000     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1001     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1002     attribute.
1003 ``cold``
1004     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1005     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1006     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1007     weight.
1008 ``inlinehint``
1009     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1010     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1011     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1012     inliner.
1013 ``minsize``
1014     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1015     passes make choices that keep the code size of this function as small
1016     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1017     performance in order to minimize the size of the generated code.
1018 ``naked``
1019     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1020     function. This can have very system-specific consequences.
1021 ``nobuiltin``
1022     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1023     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1024     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1025     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1026     and on function declarations and definitions.
1027 ``noduplicate``
1028     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1029     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1030     within its parent function, but may not be duplicated within
1031     its parent function.
1032
1033     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1034     be an inlining candidate, provided that the call is not
1035     duplicated by inlining. That implies that the function has
1036     internal linkage and only has one call site, so the original
1037     call is dead after inlining.
1038 ``noimplicitfloat``
1039     This attributes disables implicit floating point instructions.
1040 ``noinline``
1041     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1042     function in any situation. This attribute may not be used together
1043     with the ``alwaysinline`` attribute.
1044 ``nonlazybind``
1045     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1046     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1047     startup time if the function is not called during program startup.
1048 ``noredzone``
1049     This attribute indicates that the code generator should not use a
1050     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1051 ``noreturn``
1052     This function attribute indicates that the function never returns
1053     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1054     function ever does dynamically return.
1055 ``nounwind``
1056     This function attribute indicates that the function never returns
1057     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1058     unwind, its runtime behavior is undefined.
1059 ``optnone``
1060     This function attribute indicates that the function is not optimized
1061     by any optimization or code generator passes with the
1062     exception of interprocedural optimization passes.
1063     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1064     attribute; this attribute is also incompatible
1065     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1066
1067     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1068     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1069     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1070     candidates for inlining into the body of this function.
1071 ``optsize``
1072     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1073     passes make choices that keep the code size of this function low,
1074     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1075     long as they do not significantly impact runtime performance.
1076 ``readnone``
1077     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1078     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1079     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1080     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1081     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1082     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1083     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1084     the ``C++`` exception throwing methods.
1085
1086     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1087     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1088     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1089 ``readonly``
1090     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1091     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1092     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1093     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1094     state that may be set in the caller. A readonly function always
1095     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1096     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1097     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1098     methods.
1099
1100     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1101     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1102     the pointer points to.
1103 ``returns_twice``
1104     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1105     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1106     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1107     functions.
1108 ``sanitize_address``
1109     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1110     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1111 ``sanitize_memory``
1112     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1113     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1114 ``sanitize_thread``
1115     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1116     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1117 ``ssp``
1118     This attribute indicates that the function should emit a stack
1119     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1120     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1121     return from the function to see if it has been overwritten. A
1122     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1123     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1124
1125     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1126     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1127     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1128       ``ssp-buffer-size``.
1129
1130     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1131     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1132
1133     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1134     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1135     function will have an ``ssp`` attribute.
1136 ``sspreq``
1137     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1138     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1139     attribute.
1140
1141     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1142     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1143     The specific layout rules are:
1144
1145     #. Large arrays and structures containing large arrays
1146        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1147     #. Small arrays and structures containing small arrays
1148        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1149     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1150        protector.
1151
1152     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1153     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1154     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1155     an ``sspreq`` attribute.
1156 ``sspstrong``
1157     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1158     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1159     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1160     will enable protectors for functions with:
1161
1162     - Arrays of any size and type
1163     - Aggregates containing an array of any size and type.
1164     - Calls to alloca().
1165     - Local variables that have had their address taken.
1166
1167     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1168     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1169     The specific layout rules are:
1170
1171     #. Large arrays and structures containing large arrays
1172        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1173     #. Small arrays and structures containing small arrays
1174        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1175     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1176        protector.
1177
1178     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1179
1180     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1181     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1182     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1183 ``uwtable``
1184     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1185     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1186     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1187     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1188     units.
1189
1190 .. _moduleasm:
1191
1192 Module-Level Inline Assembly
1193 ----------------------------
1194
1195 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1196 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1197 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1198 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1199
1200 .. code-block:: llvm
1201
1202     module asm "inline asm code goes here"
1203     module asm "more can go here"
1204
1205 The strings can contain any character by escaping non-printable
1206 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1207 two digit hex code for the number.
1208
1209 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1210 assembly code is generated.
1211
1212 .. _langref_datalayout:
1213
1214 Data Layout
1215 -----------
1216
1217 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1218 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1219 simply:
1220
1221 .. code-block:: llvm
1222
1223     target datalayout = "layout specification"
1224
1225 The *layout specification* consists of a list of specifications
1226 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1227 with a letter and may include other information after the letter to
1228 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1229 as follows:
1230
1231 ``E``
1232     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1233     the bits with the most significance have the lowest address
1234     location.
1235 ``e``
1236     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1237     is, the bits with the least significance have the lowest address
1238     location.
1239 ``S<size>``
1240     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1241     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1242     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1243     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1244     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1245     alignment promotions.
1246 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1247     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1248     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1249     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1250     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1251     in the range [1,2^23).
1252 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1253     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1254     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1255 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1256     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1257     ``<size>``.
1258 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1259     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1260     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1261     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1262     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1263     targets.
1264 ``a:<abi>:<pref>``
1265     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1266 ``m:<mangling>``
1267     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1268     options are
1269
1270     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1271     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1272     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1273       symbols get a ``_`` prefix.
1274     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1275       functions also get a suffix based on the frame size.
1276 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1277     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1278     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1279     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1280     this set are considered to support most general arithmetic operations
1281     efficiently.
1282
1283 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1284 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1285 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1286
1287 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1288 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1289 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1290 specifications are given in this list:
1291
1292 -  ``E`` - big endian
1293 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1294 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1295    same as the default address space.
1296 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1297 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1298 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1299 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1300 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1301 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1302    alignment of 64-bits
1303 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1304 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1305 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1306 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1307 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1308 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1309 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1310
1311 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1312 following rules:
1313
1314 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1315    that specification is used.
1316 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1317    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1318    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1319    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1320    given the default specifications above, the i7 type will use the
1321    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1322    alignment of i64 (largest specified).
1323 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1324    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1325    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1326    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1327
1328 The function of the data layout string may not be what you expect.
1329 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1330 the code generator should use.
1331
1332 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1333 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1334 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1335 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1336 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1337 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1338 that require precise layout information, but this also prevents those
1339 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1340
1341 .. _langref_triple:
1342
1343 Target Triple
1344 -------------
1345
1346 A module may specify a target triple string that describes the target
1347 host. The syntax for the target triple is simply:
1348
1349 .. code-block:: llvm
1350
1351     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1352
1353 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1354 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1355
1356 ::
1357
1358     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1359     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1360
1361 This information is passed along to the backend so that it generates
1362 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1363 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1364
1365 .. _pointeraliasing:
1366
1367 Pointer Aliasing Rules
1368 ----------------------
1369
1370 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1371 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1372 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1373 to the following rules:
1374
1375 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1376    value it is *based* on.
1377 -  An address of a global variable is associated with the address range
1378    of the variable's storage.
1379 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1380    address range of the allocated storage.
1381 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1382    address.
1383 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1384    a function not defined within LLVM may be associated with address
1385    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1386    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1387    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1388
1389 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1390 following rules:
1391
1392 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1393    on the first operand of the ``getelementptr``.
1394 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1395    ``bitcast``.
1396 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1397    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1398    the pointer's value.
1399 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1400
1401 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1402 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1403
1404 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1405 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1406 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1407 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1408 alignment of the store.
1409
1410 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1411 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1412 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1413 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1414 alias analysis.
1415
1416 .. _volatile:
1417
1418 Volatile Memory Accesses
1419 ------------------------
1420
1421 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1422 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1423 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1424 volatile operations or change their order of execution relative to other
1425 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1426 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1427 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1428
1429 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1430 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1431 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1432 target-legal volatile load/store instructions.
1433
1434 .. admonition:: Rationale
1435
1436  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1437  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1438  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1439  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1440  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1441  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1442  do not violate the frontend's contract with the language.
1443
1444 .. _memmodel:
1445
1446 Memory Model for Concurrent Operations
1447 --------------------------------------
1448
1449 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1450 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1451 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1452 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1453
1454 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1455
1456 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1457 that
1458
1459 -  Is a superset of single-thread program order, and
1460 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1461    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1462    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1463    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1464    Constraints <ordering>`).
1465
1466 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1467 between a thread and signals executing inside that thread.
1468
1469 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1470 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1471 (defined) write operations (store instructions, atomic
1472 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1473 section, initialized globals are considered to have a write of the
1474 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1475 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1476 may see any write to the same byte, except:
1477
1478 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1479    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1480    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1481 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1482    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1483
1484 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1485
1486 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1487    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1488    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1489    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1490    synchronization.)
1491 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1492    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1493 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1494    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1495 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1496    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1497    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1498    constraints on how the choice is made.
1499 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1500
1501 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1502 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1503 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1504 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1505 than one instruction to read the series of bytes.
1506
1507 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1508 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1509 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1510 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1511 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1512 from an address, introducing a store can change a load that may see
1513 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1514
1515 .. _ordering:
1516
1517 Atomic Memory Ordering Constraints
1518 ----------------------------------
1519
1520 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1521 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1522 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1523 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1524 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1525 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1526 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1527 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1528 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1529 differently since they don't take an address. See that instruction's
1530 documentation for details.
1531
1532 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1533 :doc:`Atomics`.
1534
1535 ``unordered``
1536     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1537     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1538     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1539     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1540     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1541     to make them atomic in any interesting way.
1542 ``monotonic``
1543     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1544     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1545     address. All modification orders must be compatible with the
1546     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1547     orders can be combined to a global total order for the whole program
1548     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1549     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1550     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1551     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1552     happens before another atomic read of the same address, the later
1553     read must see the same value or a later value in the address's
1554     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1555     stronger) operations on the same address. If an address is written
1556     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1557     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1558     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1559     ``memory_order_relaxed``.
1560 ``acquire``
1561     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1562     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1563     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1564 ``release``
1565     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1566     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1567     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1568     complete description; see the C++0x definition of a release
1569     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1570     ``memory_order_release``.
1571 ``acq_rel`` (acquire+release)
1572     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1573     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1574 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1575     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1576     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1577     writes), there is a global total order on all
1578     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1579     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1580     modification orders of all the affected addresses. Each
1581     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1582     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1583     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1584
1585 .. _singlethread:
1586
1587 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1588 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1589 other operations running in the same thread (for example, in signal
1590 handlers).
1591
1592 .. _fastmath:
1593
1594 Fast-Math Flags
1595 ---------------
1596
1597 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1598 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1599 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1600 otherwise unsafe floating point operations
1601
1602 ``nnan``
1603    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1604    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1605    NaNs, but the value of the result is undefined.
1606
1607 ``ninf``
1608    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1609    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1610    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1611
1612 ``nsz``
1613    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1614    argument or result as insignificant.
1615
1616 ``arcp``
1617    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1618    argument rather than perform division.
1619
1620 ``fast``
1621    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1622    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1623    flag implies all the others.
1624
1625 .. _typesystem:
1626
1627 Type System
1628 ===========
1629
1630 The LLVM type system is one of the most important features of the
1631 intermediate representation. Being typed enables a number of
1632 optimizations to be performed on the intermediate representation
1633 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1634 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1635 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1636 not feasible to perform on normal three address code representations.
1637
1638 .. _t_void:
1639
1640 Void Type
1641 ---------
1642
1643 :Overview:
1644
1645
1646 The void type does not represent any value and has no size.
1647
1648 :Syntax:
1649
1650
1651 ::
1652
1653       void
1654
1655
1656 .. _t_function:
1657
1658 Function Type
1659 -------------
1660
1661 :Overview:
1662
1663
1664 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1665 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1666 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1667 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1668
1669 :Syntax:
1670
1671 ::
1672
1673       <returntype> (<parameter list>)
1674
1675 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1676 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1677 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1678 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1679 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1680 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1681
1682 :Examples:
1683
1684 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1685 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1686 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1687 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1688 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1689 | ``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. |
1690 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1691 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1692 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1693
1694 .. _t_firstclass:
1695
1696 First Class Types
1697 -----------------
1698
1699 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1700 Values of these types are the only ones which can be produced by
1701 instructions.
1702
1703 .. _t_single_value:
1704
1705 Single Value Types
1706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1707
1708 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1709
1710 .. _t_integer:
1711
1712 Integer Type
1713 """"""""""""
1714
1715 :Overview:
1716
1717 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1718 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1719 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1720
1721 :Syntax:
1722
1723 ::
1724
1725       iN
1726
1727 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1728 value.
1729
1730 Examples:
1731 *********
1732
1733 +----------------+------------------------------------------------+
1734 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1735 +----------------+------------------------------------------------+
1736 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1737 +----------------+------------------------------------------------+
1738 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1739 +----------------+------------------------------------------------+
1740
1741 .. _t_floating:
1742
1743 Floating Point Types
1744 """"""""""""""""""""
1745
1746 .. list-table::
1747    :header-rows: 1
1748
1749    * - Type
1750      - Description
1751
1752    * - ``half``
1753      - 16-bit floating point value
1754
1755    * - ``float``
1756      - 32-bit floating point value
1757
1758    * - ``double``
1759      - 64-bit floating point value
1760
1761    * - ``fp128``
1762      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1763
1764    * - ``x86_fp80``
1765      -  80-bit floating point value (X87)
1766
1767    * - ``ppc_fp128``
1768      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1769
1770 X86_mmx Type
1771 """"""""""""
1772
1773 :Overview:
1774
1775 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1776 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1777 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1778 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1779 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1780 of this type.
1781
1782 :Syntax:
1783
1784 ::
1785
1786       x86_mmx
1787
1788
1789 .. _t_pointer:
1790
1791 Pointer Type
1792 """"""""""""
1793
1794 :Overview:
1795
1796 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1797 commonly used to reference objects in memory.
1798
1799 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1800 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1801 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1802 are target-specific.
1803
1804 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1805 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1806
1807 :Syntax:
1808
1809 ::
1810
1811       <type> *
1812
1813 :Examples:
1814
1815 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1816 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1817 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1818 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1819 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1820 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1821 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1822
1823 .. _t_vector:
1824
1825 Vector Type
1826 """""""""""
1827
1828 :Overview:
1829
1830 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1831 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1832 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1833 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1834 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1835
1836 :Syntax:
1837
1838 ::
1839
1840       < <# elements> x <elementtype> >
1841
1842 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1843 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1844 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1845
1846 :Examples:
1847
1848 +-------------------+--------------------------------------------------+
1849 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1850 +-------------------+--------------------------------------------------+
1851 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1852 +-------------------+--------------------------------------------------+
1853 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1854 +-------------------+--------------------------------------------------+
1855 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1856 +-------------------+--------------------------------------------------+
1857
1858 .. _t_label:
1859
1860 Label Type
1861 ^^^^^^^^^^
1862
1863 :Overview:
1864
1865 The label type represents code labels.
1866
1867 :Syntax:
1868
1869 ::
1870
1871       label
1872
1873 .. _t_metadata:
1874
1875 Metadata Type
1876 ^^^^^^^^^^^^^
1877
1878 :Overview:
1879
1880 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1881 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1882
1883 :Syntax:
1884
1885 ::
1886
1887       metadata
1888
1889 .. _t_aggregate:
1890
1891 Aggregate Types
1892 ^^^^^^^^^^^^^^^
1893
1894 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1895 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1896 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1897 aggregate types.
1898
1899 .. _t_array:
1900
1901 Array Type
1902 """"""""""
1903
1904 :Overview:
1905
1906 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1907 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1908 elements) and an underlying data type.
1909
1910 :Syntax:
1911
1912 ::
1913
1914       [<# elements> x <elementtype>]
1915
1916 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1917 be any type with a size.
1918
1919 :Examples:
1920
1921 +------------------+--------------------------------------+
1922 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1923 +------------------+--------------------------------------+
1924 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1925 +------------------+--------------------------------------+
1926 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1927 +------------------+--------------------------------------+
1928
1929 Here are some examples of multidimensional arrays:
1930
1931 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1932 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1933 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1934 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1935 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1936 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1937 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1938
1939 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1940 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1941 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1942 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1943 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1944 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1945 example.
1946
1947 .. _t_struct:
1948
1949 Structure Type
1950 """"""""""""""
1951
1952 :Overview:
1953
1954 The structure type is used to represent a collection of data members
1955 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1956 a size.
1957
1958 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1959 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1960 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1961 '``insertvalue``' instructions.
1962
1963 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1964 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1965 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1966 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1967 required to match what the underlying code generator expects.
1968
1969 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1970 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1971 identified types are always defined at the top level with a name.
1972 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1973 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1974 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1975
1976 :Syntax:
1977
1978 ::
1979
1980       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1981       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1982
1983 :Examples:
1984
1985 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1986 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1987 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1988 | ``{ 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``.  |
1989 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1990 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1991 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1992
1993 .. _t_opaque:
1994
1995 Opaque Structure Types
1996 """"""""""""""""""""""
1997
1998 :Overview:
1999
2000 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2001 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2002 notion of a forward declared structure.
2003
2004 :Syntax:
2005
2006 ::
2007
2008       %X = type opaque
2009       %52 = type opaque
2010
2011 :Examples:
2012
2013 +--------------+-------------------+
2014 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2015 +--------------+-------------------+
2016
2017 .. _constants:
2018
2019 Constants
2020 =========
2021
2022 LLVM has several different basic types of constants. This section
2023 describes them all and their syntax.
2024
2025 Simple Constants
2026 ----------------
2027
2028 **Boolean constants**
2029     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2030     of the ``i1`` type.
2031 **Integer constants**
2032     Standard integers (such as '4') are constants of the
2033     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2034     integer types.
2035 **Floating point constants**
2036     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2037     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2038     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2039     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2040     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2041     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2042     point <t_floating>` type.
2043 **Null pointer constants**
2044     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2045     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2046
2047 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2048 floating point constants. For example, the form
2049 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2050 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2051 constants are required (and the only time that they are generated by the
2052 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2053 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2054 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2055 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2056 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2057
2058 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2059 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2060 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2061 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2062 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2063 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2064 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2065 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2066 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2067 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2068 will only work if they match the long double format on your target.
2069 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2070 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2071 (sign bit at the left).
2072
2073 There are no constants of type x86_mmx.
2074
2075 .. _complexconstants:
2076
2077 Complex Constants
2078 -----------------
2079
2080 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2081 constants and smaller complex constants.
2082
2083 **Structure constants**
2084     Structure constants are represented with notation similar to
2085     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2086     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2087     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2088     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2089     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2090     must match those specified by the type.
2091 **Array constants**
2092     Array constants are represented with notation similar to array type
2093     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2094     square brackets (``[]``)). For example:
2095     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2096     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2097     match those specified by the type.
2098 **Vector constants**
2099     Vector constants are represented with notation similar to vector
2100     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2101     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2102     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2103     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2104     elements must match those specified by the type.
2105 **Zero initialization**
2106     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2107     value to zero of *any* type, including scalar and
2108     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2109     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2110     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2111 **Metadata node**
2112     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2113     type <t_metadata>`. For example:
2114     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2115     constants that are meant to be interpreted as part of the
2116     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2117     information such as debug info.
2118
2119 Global Variable and Function Addresses
2120 --------------------------------------
2121
2122 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2123 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2124 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2125 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2126 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2127 file:
2128
2129 .. code-block:: llvm
2130
2131     @X = global i32 17
2132     @Y = global i32 42
2133     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2134
2135 .. _undefvalues:
2136
2137 Undefined Values
2138 ----------------
2139
2140 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2141 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2142 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2143 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2144
2145 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2146 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2147 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2148 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2149
2150 .. code-block:: llvm
2151
2152       %A = add %X, undef
2153       %B = sub %X, undef
2154       %C = xor %X, undef
2155     Safe:
2156       %A = undef
2157       %B = undef
2158       %C = undef
2159
2160 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2161 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2162
2163 .. code-block:: llvm
2164
2165       %A = or %X, undef
2166       %B = and %X, undef
2167     Safe:
2168       %A = -1
2169       %B = 0
2170     Unsafe:
2171       %A = undef
2172       %B = undef
2173
2174 These logical operations have bits that are not always affected by the
2175 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2176 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2177 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2178 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2179 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2180 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2181 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2182 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2183
2184 .. code-block:: llvm
2185
2186       %A = select undef, %X, %Y
2187       %B = select undef, 42, %Y
2188       %C = select %X, %Y, undef
2189     Safe:
2190       %A = %X     (or %Y)
2191       %B = 42     (or %Y)
2192       %C = %Y
2193     Unsafe:
2194       %A = undef
2195       %B = undef
2196       %C = undef
2197
2198 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2199 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2200 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2201 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2202 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2203 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2204 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2205
2206 .. code-block:: llvm
2207
2208       %A = xor undef, undef
2209
2210       %B = undef
2211       %C = xor %B, %B
2212
2213       %D = undef
2214       %E = icmp lt %D, 4
2215       %F = icmp gte %D, 4
2216
2217     Safe:
2218       %A = undef
2219       %B = undef
2220       %C = undef
2221       %D = undef
2222       %E = undef
2223       %F = undef
2224
2225 This example points out that two '``undef``' operands are not
2226 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2227 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2228 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2229 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2230 its value over its "live range". This is true because the variable
2231 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2232 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2233 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2234 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2235 uses with" concept would not hold.
2236
2237 .. code-block:: llvm
2238
2239       %A = fdiv undef, %X
2240       %B = fdiv %X, undef
2241     Safe:
2242       %A = undef
2243     b: unreachable
2244
2245 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2246 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2247 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2248 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2249 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2250 However, in the second example, we can make a more aggressive
2251 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2252 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2253 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2254 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2255 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2256 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2257
2258 .. code-block:: llvm
2259
2260     a:  store undef -> %X
2261     b:  store %X -> undef
2262     Safe:
2263     a: <deleted>
2264     b: unreachable
2265
2266 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2267 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2268 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2269 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2270 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2271
2272 .. _poisonvalues:
2273
2274 Poison Values
2275 -------------
2276
2277 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2278 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2279 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2280 which results in undefined behavior.
2281
2282 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2283 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2284 the ``nsw`` flag.
2285
2286 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2287
2288 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2289 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2290    their dynamic predecessor basic block.
2291 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2292    in the dynamic callers of their functions.
2293 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2294    instructions that dynamically transfer control back to them.
2295 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2296    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2297    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2298 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2299    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2300    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2301    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2302 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2303    most recent preceding instruction with externally visible side
2304    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2305    operations <volatile>`.)
2306 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2307    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2308    multiple successors and the instruction is always executed when
2309    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2310    when control is transferred to another.
2311 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2312    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2313    be different if the terminator had transferred control to a different
2314    successor.
2315 -  Dependence is transitive.
2316
2317 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2318 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2319 on a poison value has undefined behavior.
2320
2321 Here are some examples:
2322
2323 .. code-block:: llvm
2324
2325     entry:
2326       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2327       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2328       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2329       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2330
2331       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2332       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2333
2334       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2335
2336       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2337       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2338       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2339       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2340
2341       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2342       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2343
2344     true:
2345       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2346                                            ; it has undefined behavior.
2347       br label %end
2348
2349     end:
2350       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2351                                            ; Both edges into this PHI are
2352                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2353                                            ; always results in a poison value.
2354
2355       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2356                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2357                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2358
2359       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2360                                            ; The same branch again, but this time the
2361                                            ; true block doesn't have side effects.
2362
2363     second_true:
2364       ; No side effects!
2365       ret void
2366
2367     second_end:
2368       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2369                                            ; on the store in %end. Also, it is
2370                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2371                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2372                                            ; behavior in this example).
2373
2374 .. _blockaddress:
2375
2376 Addresses of Basic Blocks
2377 -------------------------
2378
2379 ``blockaddress(@function, %block)``
2380
2381 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2382 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2383 Taking the address of the entry block is illegal.
2384
2385 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2386 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2387 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2388 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2389 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2390 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2391 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2392 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2393 instruction.
2394
2395 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2396 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2397
2398 .. _constantexprs:
2399
2400 Constant Expressions
2401 --------------------
2402
2403 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2404 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2405 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2406 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2407 The following is the syntax for constant expressions:
2408
2409 ``trunc (CST to TYPE)``
2410     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2411     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2412 ``zext (CST to TYPE)``
2413     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2414     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2415 ``sext (CST to TYPE)``
2416     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2417     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2418 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2419     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2420     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2421     must be floating point.
2422 ``fpext (CST to TYPE)``
2423     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2424     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2425     floating point.
2426 ``fptoui (CST to TYPE)``
2427     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2428     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2429     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2430     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2431     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2432 ``fptosi (CST to TYPE)``
2433     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2434     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2435     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2436     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2437     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2438 ``uitofp (CST to TYPE)``
2439     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2440     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2441     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2442     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2443     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2444 ``sitofp (CST to TYPE)``
2445     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2446     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2447     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2448     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2449     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2450 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2451     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2452     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2453     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2454     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2455 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2456     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2457     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2458     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2459     This one is *really* dangerous!
2460 ``bitcast (CST to TYPE)``
2461     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2462     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2463     instruction <i_bitcast>`.
2464 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2465     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2466     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2467     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2468 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2469     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2470     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2471     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2472     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2473 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2474     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2475 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2476     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2477 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2478     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2479 ``extractelement (VAL, IDX)``
2480     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2481     constants.
2482 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2483     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2484     constants.
2485 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2486     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2487     constants.
2488 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2489     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2490     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2491     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2492     least one index value must be specified.
2493 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2494     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2495     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2496     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2497     value must be specified.
2498 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2499     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2500     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2501     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2502     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2503     operations on floating point values are allowed).
2504
2505 Other Values
2506 ============
2507
2508 .. _inlineasmexprs:
2509
2510 Inline Assembler Expressions
2511 ----------------------------
2512
2513 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2514 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2515 value represents the inline assembler as a string (containing the
2516 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2517 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2518 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2519 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2520 assembler expression is:
2521
2522 .. code-block:: llvm
2523
2524     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2525
2526 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2527 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2528 Thus, typically we have:
2529
2530 .. code-block:: llvm
2531
2532     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2533
2534 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2535 marked as having side effects. This is done through the use of the
2536 '``sideeffect``' keyword, like so:
2537
2538 .. code-block:: llvm
2539
2540     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2541
2542 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2543 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2544 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2545 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2546 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2547 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2548
2549 .. code-block:: llvm
2550
2551     call void asm alignstack "eieio", ""()
2552
2553 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2554 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2555 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2556 the only supported dialects. An example is:
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2561
2562 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2563 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2564 keyword last.
2565
2566 Inline Asm Metadata
2567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2568
2569 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2570 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2571 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2572 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2573 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2574 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2575 it. For example:
2576
2577 .. code-block:: llvm
2578
2579     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2580     ...
2581     !42 = !{ i32 1234567 }
2582
2583 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2584 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2585 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2586 occurs on.
2587
2588 .. _metadata:
2589
2590 Metadata Nodes and Metadata Strings
2591 -----------------------------------
2592
2593 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2594 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2595 code generator. One example application of metadata is source-level
2596 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2597 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2598 preceding exclamation point ('``!``').
2599
2600 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2601 contain any character by escaping non-printable characters with
2602 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2603 "``!"test\00"``".
2604
2605 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2606 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2607 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2608 their operand. For example:
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2613
2614 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2615 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2616 example:
2617
2618 .. code-block:: llvm
2619
2620     !foo =  metadata !{!4, !3}
2621
2622 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2623 function is using two metadata arguments:
2624
2625 .. code-block:: llvm
2626
2627     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2628
2629 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2630 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2631
2632 .. code-block:: llvm
2633
2634     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2635
2636 More information about specific metadata nodes recognized by the
2637 optimizers and code generator is found below.
2638
2639 '``tbaa``' Metadata
2640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2641
2642 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2643 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2644 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2645 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2646 custom alias analysis behavior for other languages.
2647
2648 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2649 to three fields, e.g.:
2650
2651 .. code-block:: llvm
2652
2653     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2654     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2655     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2656     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2657
2658 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2659 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2660 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2661 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2662 common names.
2663
2664 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2665 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2666 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2667 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2668 from multiple front-ends is handled conservatively.
2669
2670 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2671 indicates that the type is "constant" (meaning
2672 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2673 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2674
2675 '``tbaa.struct``' Metadata
2676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2677
2678 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2679 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2680 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2681 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2682 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2683 of the aggregate.
2684
2685 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2686 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2687
2688 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2689 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2690 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2691 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2692 its tbaa tag. e.g.:
2693
2694 .. code-block:: llvm
2695
2696     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2697
2698 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2699 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2700 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2701
2702 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2703 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2704 does not carry useful data and need not be preserved.
2705
2706 '``fpmath``' Metadata
2707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2708
2709 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2710 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2711 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2712 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2713 it. ULP is defined as follows:
2714
2715     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2716     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2717     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2718     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2719     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2720
2721 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2722 number representing the maximum relative error, for example:
2723
2724 .. code-block:: llvm
2725
2726     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2727
2728 '``range``' Metadata
2729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2730
2731 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2732 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2733 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2734 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2735 pair has the following properties:
2736
2737 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2738 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2739 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2740 -  The range is allowed to wrap.
2741 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2742    ``a!=b``.
2743
2744 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2745 they must be non-contiguous.
2746
2747 Examples:
2748
2749 .. code-block:: llvm
2750
2751       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2752       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2753       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2754       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2755     ...
2756     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2757     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2758     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2759     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2760
2761 '``llvm.loop``'
2762 ^^^^^^^^^^^^^^^
2763
2764 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2765 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2766 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2767 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2768 specified with the name ``llvm.loop``.
2769
2770 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2771 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2772 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2773 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2774 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2775 constructs:
2776
2777 .. code-block:: llvm
2778
2779     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2780     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2781
2782 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2783 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2784 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2785 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2786
2787 .. code-block:: llvm
2788
2789       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2790     ...
2791     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2792     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2793
2794 '``llvm.mem``'
2795 ^^^^^^^^^^^^^^^
2796
2797 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2798 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2799
2800 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2802
2803 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
2804 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
2805 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
2806 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
2807 with the same loop identifier.
2808
2809 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
2810 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
2811 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
2812 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops ``L1`` or 
2813 ``L2``.
2814
2815 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
2816 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
2817 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
2818 loop.  
2819
2820 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
2821 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
2822 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
2823 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
2824 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
2825 insert new memory instructions into the loop body).
2826
2827 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2828 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2829 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2830
2831 .. code-block:: llvm
2832
2833    for.body:
2834      ...
2835      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2836      ...
2837      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2838      ...
2839      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2840
2841    for.end:
2842    ...
2843    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2844
2845 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2846 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2847 the loop identifier metadata node directly:
2848
2849 .. code-block:: llvm
2850
2851    outer.for.body:
2852      ...
2853      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2854      ...
2855      br label %inner.for.body
2856
2857    inner.for.body:
2858      ...
2859      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2860      ...
2861      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2862      ...
2863      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2864
2865    inner.for.end:
2866      ...
2867      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2868      ...
2869      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2870
2871    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2872    ...
2873    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2874    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2875    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2876
2877 '``llvm.vectorizer``'
2878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2879
2880 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2881 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2882
2883 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2884 loop identification metadata.
2885
2886 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2888
2889 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2890 loop exactly ``N`` times.
2891
2892 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2893 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2894
2895 .. code-block:: llvm
2896
2897    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2898
2899 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2900 loop.
2901
2902 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2903 determined automatically.
2904
2905 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2907
2908 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2909 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2910 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2911 it believes it is valid to do so.
2912
2913 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2914 operand is an integer specifying the width. For example:
2915
2916 .. code-block:: llvm
2917
2918    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2919
2920 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2921 loop.
2922
2923 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2924 automatically.
2925
2926 Module Flags Metadata
2927 =====================
2928
2929 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2930 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2931 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2932 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2933 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2934 look it up.
2935
2936 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2937 Each triplet has the following form:
2938
2939 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2940    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2941    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2942    described below.
2943 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2944    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2945    including entries with the **Require** behavior).
2946 -  The third element is the value of the flag.
2947
2948 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2949 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2950 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2951 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2952 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2953 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2954
2955 The following behaviors are supported:
2956
2957 .. list-table::
2958    :header-rows: 1
2959    :widths: 10 90
2960
2961    * - Value
2962      - Behavior
2963
2964    * - 1
2965      - **Error**
2966            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2967            is that of the operands.
2968
2969    * - 2
2970      - **Warning**
2971            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2972            operand for the flag from the first module being linked.
2973
2974    * - 3
2975      - **Require**
2976            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2977            specified value after linking is performed. The value must be a
2978            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2979            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2980            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2981            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2982            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2983
2984    * - 4
2985      - **Override**
2986            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2987            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2988            differ, an error will be emitted.
2989
2990    * - 5
2991      - **Append**
2992            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2993
2994    * - 6
2995      - **AppendUnique**
2996            Appends the two values, which are required to be metadata
2997            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2998            during the append operation.
2999
3000 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3001 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3002 value) or **Override**.
3003
3004 An example of module flags:
3005
3006 .. code-block:: llvm
3007
3008     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3009     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3010     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3011     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3012       metadata !{
3013         metadata !"foo", i32 1
3014       }
3015     }
3016     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3017
3018 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3019    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3020    values are not equal.
3021
3022 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3023    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3024    '37'.
3025
3026 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3027    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3028    warning if their values are not equal.
3029
3030 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3031
3032    ::
3033
3034        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3035
3036    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3037    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3038    performed.
3039
3040 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3041 ----------------------------------------------------
3042
3043 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3044 collection in a special section called "image info". The metadata
3045 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3046 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3047 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3048 be merged rather than appended together.
3049
3050 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3051 following key-value pairs:
3052
3053 .. list-table::
3054    :header-rows: 1
3055    :widths: 30 70
3056
3057    * - Key
3058      - Value
3059
3060    * - ``Objective-C Version``
3061      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3062
3063    * - ``Objective-C Image Info Version``
3064      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3065        always 0.
3066
3067    * - ``Objective-C Image Info Section``
3068      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3069        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3070        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3071        Objective-C ABI version 2.
3072
3073    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3074      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3075        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3076        collection supported.
3077
3078    * - ``Objective-C GC Only``
3079      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3080        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3081        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3082
3083 Some important flag interactions:
3084
3085 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3086    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3087    2, then the resulting module has the
3088    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3089 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3090    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3091
3092 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3093 --------------------------------------------
3094
3095 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3096 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3097 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3098 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3099
3100 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3101 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3102 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3103 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3104 list of metadata strings defining linker options.
3105
3106 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3107 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3108 framework::
3109
3110     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3111        metadata !{
3112           metadata !{ metadata !"-lz" },
3113           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3114     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3115
3116 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3117 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3118 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3119 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3120 assembly writer or object file emitter.
3121
3122 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3123 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3124 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3125
3126 .. _intrinsicglobalvariables:
3127
3128 Intrinsic Global Variables
3129 ==========================
3130
3131 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3132 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3133 All globals of this sort should have a section specified as
3134 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3135 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3136
3137 .. _gv_llvmused:
3138
3139 The '``llvm.used``' Global Variable
3140 -----------------------------------
3141
3142 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3143 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3144 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3145 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3146 use of it is:
3147
3148 .. code-block:: llvm
3149
3150     @X = global i8 4
3151     @Y = global i32 123
3152
3153     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3154        i8* @X,
3155        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3156     ], section "llvm.metadata"
3157
3158 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3159 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3160 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3161 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3162 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3163 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3164 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3165
3166 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3167 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3168 molesting the symbol.
3169
3170 .. _gv_llvmcompilerused:
3171
3172 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3173 --------------------------------------------
3174
3175 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3176 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3177 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3178 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3179 by ``@llvm.used``.
3180
3181 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3182 and should not be exposed to source languages.
3183
3184 .. _gv_llvmglobalctors:
3185
3186 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3187 -------------------------------------------
3188
3189 .. code-block:: llvm
3190
3191     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3192     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3193
3194 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3195 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3196 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3197 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3198 functions with the same priority is not defined.
3199
3200 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3201 or function, the initializer function will only run if the associated
3202 data from the current module is not discarded.
3203
3204 .. _llvmglobaldtors:
3205
3206 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3207 -------------------------------------------
3208
3209 .. code-block:: llvm
3210
3211     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3212     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3213
3214 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3215 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3216 The functions referenced by this array will be called in descending
3217 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3218 order of functions with the same priority is not defined.
3219
3220 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3221 or function, the destructor function will only run if the associated
3222 data from the current module is not discarded.
3223
3224 Instruction Reference
3225 =====================
3226
3227 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3228 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3229 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3230 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3231 :ref:`other instructions <otherops>`.
3232
3233 .. _terminators:
3234
3235 Terminator Instructions
3236 -----------------------
3237
3238 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3239 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3240 block should be executed after the current block is finished. These
3241 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3242 control flow, not values (the one exception being the
3243 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3244
3245 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3246 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3247 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3248 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3249
3250 .. _i_ret:
3251
3252 '``ret``' Instruction
3253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3254
3255 Syntax:
3256 """""""
3257
3258 ::
3259
3260       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3261       ret void                 ; Return from void function
3262
3263 Overview:
3264 """""""""
3265
3266 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3267 a value) from a function back to the caller.
3268
3269 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3270 value and then causes control flow, and one that just causes control
3271 flow to occur.
3272
3273 Arguments:
3274 """"""""""
3275
3276 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3277 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3278 class <t_firstclass>`' type.
3279
3280 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3281 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3282 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3283 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3284 value.
3285
3286 Semantics:
3287 """"""""""
3288
3289 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3290 the calling function's context. If the caller is a
3291 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3292 instruction after the call. If the caller was an
3293 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3294 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3295 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3296 value.
3297
3298 Example:
3299 """"""""
3300
3301 .. code-block:: llvm
3302
3303       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3304       ret void                        ; Return from a void function
3305       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3306
3307 .. _i_br:
3308
3309 '``br``' Instruction
3310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3311
3312 Syntax:
3313 """""""
3314
3315 ::
3316
3317       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3318       br label <dest>          ; Unconditional branch
3319
3320 Overview:
3321 """""""""
3322
3323 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3324 different basic block in the current function. There are two forms of
3325 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3326 unconditional branch.
3327
3328 Arguments:
3329 """"""""""
3330
3331 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3332 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3333 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3334
3335 Semantics:
3336 """"""""""
3337
3338 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3339 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3340 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3341 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3342
3343 Example:
3344 """"""""
3345
3346 .. code-block:: llvm
3347
3348     Test:
3349       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3350       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3351     IfEqual:
3352       ret i32 1
3353     IfUnequal:
3354       ret i32 0
3355
3356 .. _i_switch:
3357
3358 '``switch``' Instruction
3359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3360
3361 Syntax:
3362 """""""
3363
3364 ::
3365
3366       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3367
3368 Overview:
3369 """""""""
3370
3371 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3372 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3373 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3374 destinations.
3375
3376 Arguments:
3377 """"""""""
3378
3379 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3380 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3381 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3382 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3383
3384 Semantics:
3385 """"""""""
3386
3387 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3388 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3389 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3390 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3391 to the default destination.
3392
3393 Implementation:
3394 """""""""""""""
3395
3396 Depending on properties of the target machine and the particular
3397 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3398 different ways. For example, it could be generated as a series of
3399 chained conditional branches or with a lookup table.
3400
3401 Example:
3402 """"""""
3403
3404 .. code-block:: llvm
3405
3406      ; Emulate a conditional br instruction
3407      %Val = zext i1 %value to i32
3408      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3409
3410      ; Emulate an unconditional br instruction
3411      switch i32 0, label %dest [ ]
3412
3413      ; Implement a jump table:
3414      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3415                                          i32 1, label %onone
3416                                          i32 2, label %ontwo ]
3417
3418 .. _i_indirectbr:
3419
3420 '``indirectbr``' Instruction
3421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3422
3423 Syntax:
3424 """""""
3425
3426 ::
3427
3428       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3429
3430 Overview:
3431 """""""""
3432
3433 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3434 label within the current function, whose address is specified by
3435 "``address``". Address must be derived from a
3436 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3437
3438 Arguments:
3439 """"""""""
3440
3441 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3442 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3443 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3444 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3445
3446 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3447 accurate understanding of the CFG.
3448
3449 Semantics:
3450 """"""""""
3451
3452 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3453 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3454 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3455 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3456
3457 Implementation:
3458 """""""""""""""
3459
3460 This is typically implemented with a jump through a register.
3461
3462 Example:
3463 """"""""
3464
3465 .. code-block:: llvm
3466
3467      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3468
3469 .. _i_invoke:
3470
3471 '``invoke``' Instruction
3472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3473
3474 Syntax:
3475 """""""
3476
3477 ::
3478
3479       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3480                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3481
3482 Overview:
3483 """""""""
3484
3485 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3486 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3487 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3488 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3489 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3490 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3491 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3492 nearest "exception" label.
3493
3494 The '``exception``' label is a `landing
3495 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3496 '``exception``' label is required to have the
3497 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3498 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3499 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3500 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3501 instruction, so that the important information contained within the
3502 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3503
3504 Arguments:
3505 """"""""""
3506
3507 This instruction requires several arguments:
3508
3509 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3510    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3511    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3512 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3513    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3514    are valid here.
3515 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3516    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3517    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3518    branching off an arbitrary pointer to function value.
3519 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3520    function to be invoked.
3521 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3522    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3523    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3524    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3525    extra arguments can be specified.
3526 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3527    executes a '``ret``' instruction.
3528 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3529    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3530    mechanism.
3531 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3532    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3533    attributes are valid here.
3534
3535 Semantics:
3536 """"""""""
3537
3538 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3539 instruction in most regards. The primary difference is that it
3540 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3541 library to unwind the stack.
3542
3543 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3544 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3545 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3546 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3547
3548 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3549 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3550 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3551 return value is available.
3552
3553 Example:
3554 """"""""
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3559                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3560       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3561                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3562
3563 .. _i_resume:
3564
3565 '``resume``' Instruction
3566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3567
3568 Syntax:
3569 """""""
3570
3571 ::
3572
3573       resume <type> <value>
3574
3575 Overview:
3576 """""""""
3577
3578 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3579 successors.
3580
3581 Arguments:
3582 """"""""""
3583
3584 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3585 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3586 function.
3587
3588 Semantics:
3589 """"""""""
3590
3591 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3592 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3593 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3594
3595 Example:
3596 """"""""
3597
3598 .. code-block:: llvm
3599
3600       resume { i8*, i32 } %exn
3601
3602 .. _i_unreachable:
3603
3604 '``unreachable``' Instruction
3605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3606
3607 Syntax:
3608 """""""
3609
3610 ::
3611
3612       unreachable
3613
3614 Overview:
3615 """""""""
3616
3617 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3618 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3619 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3620 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3621
3622 Semantics:
3623 """"""""""
3624
3625 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3626
3627 .. _binaryops:
3628
3629 Binary Operations
3630 -----------------
3631
3632 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3633 They require two operands of the same type, execute an operation on
3634 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3635 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3636 result value has the same type as its operands.
3637
3638 There are several different binary operators:
3639
3640 .. _i_add:
3641
3642 '``add``' Instruction
3643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3644
3645 Syntax:
3646 """""""
3647
3648 ::
3649
3650       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3651       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3652       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3653       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3654
3655 Overview:
3656 """""""""
3657
3658 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3659
3660 Arguments:
3661 """"""""""
3662
3663 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3664 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3665 arguments must have identical types.
3666
3667 Semantics:
3668 """"""""""
3669
3670 The value produced is the integer sum of the two operands.
3671
3672 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3673 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3674 the result.
3675
3676 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3677 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3678
3679 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3680 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3681 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3682 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3683
3684 Example:
3685 """"""""
3686
3687 .. code-block:: llvm
3688
3689       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3690
3691 .. _i_fadd:
3692
3693 '``fadd``' Instruction
3694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3695
3696 Syntax:
3697 """""""
3698
3699 ::
3700
3701       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3702
3703 Overview:
3704 """""""""
3705
3706 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3707
3708 Arguments:
3709 """"""""""
3710
3711 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3712 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3713 Both arguments must have identical types.
3714
3715 Semantics:
3716 """"""""""
3717
3718 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3719 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3720 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3721 optimizations:
3722
3723 Example:
3724 """"""""
3725
3726 .. code-block:: llvm
3727
3728       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3729
3730 '``sub``' Instruction
3731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3732
3733 Syntax:
3734 """""""
3735
3736 ::
3737
3738       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3739       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3740       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3741       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3742
3743 Overview:
3744 """""""""
3745
3746 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3747
3748 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3749 instruction present in most other intermediate representations.
3750
3751 Arguments:
3752 """"""""""
3753
3754 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3755 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3756 arguments must have identical types.
3757
3758 Semantics:
3759 """"""""""
3760
3761 The value produced is the integer difference of the two operands.
3762
3763 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3764 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3765 the result.
3766
3767 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3768 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3769
3770 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3771 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3772 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3773 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3774
3775 Example:
3776 """"""""
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3781       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3782
3783 .. _i_fsub:
3784
3785 '``fsub``' Instruction
3786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3787
3788 Syntax:
3789 """""""
3790
3791 ::
3792
3793       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3794
3795 Overview:
3796 """""""""
3797
3798 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3799
3800 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3801 instruction present in most other intermediate representations.
3802
3803 Arguments:
3804 """"""""""
3805
3806 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3807 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3808 Both arguments must have identical types.
3809
3810 Semantics:
3811 """"""""""
3812
3813 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3814 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3815 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3816 unsafe floating point optimizations:
3817
3818 Example:
3819 """"""""
3820
3821 .. code-block:: llvm
3822
3823       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3824       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3825
3826 '``mul``' Instruction
3827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3828
3829 Syntax:
3830 """""""
3831
3832 ::
3833
3834       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3835       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3836       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3837       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3838
3839 Overview:
3840 """""""""
3841
3842 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3843
3844 Arguments:
3845 """"""""""
3846
3847 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3848 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3849 arguments must have identical types.
3850
3851 Semantics:
3852 """"""""""
3853
3854 The value produced is the integer product of the two operands.
3855
3856 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3857 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3858 bit width of the result.
3859
3860 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3861 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3862 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3863 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3864 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3865 product.
3866
3867 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3868 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3869 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3870 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3871
3872 Example:
3873 """"""""
3874
3875 .. code-block:: llvm
3876
3877       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3878
3879 .. _i_fmul:
3880
3881 '``fmul``' Instruction
3882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3883
3884 Syntax:
3885 """""""
3886
3887 ::
3888
3889       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3890
3891 Overview:
3892 """""""""
3893
3894 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3895
3896 Arguments:
3897 """"""""""
3898
3899 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3900 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3901 Both arguments must have identical types.
3902
3903 Semantics:
3904 """"""""""
3905
3906 The value produced is the floating point product of the two operands.
3907 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3908 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3909 unsafe floating point optimizations:
3910
3911 Example:
3912 """"""""
3913
3914 .. code-block:: llvm
3915
3916       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3917
3918 '``udiv``' Instruction
3919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3920
3921 Syntax:
3922 """""""
3923
3924 ::
3925
3926       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3927       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3928
3929 Overview:
3930 """""""""
3931
3932 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3933
3934 Arguments:
3935 """"""""""
3936
3937 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3938 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3939 arguments must have identical types.
3940
3941 Semantics:
3942 """"""""""
3943
3944 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3945
3946 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3947 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3948
3949 Division by zero leads to undefined behavior.
3950
3951 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3952 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3953 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3954
3955 Example:
3956 """"""""
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3961
3962 '``sdiv``' Instruction
3963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3964
3965 Syntax:
3966 """""""
3967
3968 ::
3969
3970       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3971       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3972
3973 Overview:
3974 """""""""
3975
3976 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3977
3978 Arguments:
3979 """"""""""
3980
3981 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3982 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3983 arguments must have identical types.
3984
3985 Semantics:
3986 """"""""""
3987
3988 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3989 rounded towards zero.
3990
3991 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3992 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3993
3994 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3995 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3996 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3997
3998 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3999 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4000
4001 Example:
4002 """"""""
4003
4004 .. code-block:: llvm
4005
4006       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
4007
4008 .. _i_fdiv:
4009
4010 '``fdiv``' Instruction
4011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4012
4013 Syntax:
4014 """""""
4015
4016 ::
4017
4018       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4019
4020 Overview:
4021 """""""""
4022
4023 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4024
4025 Arguments:
4026 """"""""""
4027
4028 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4029 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4030 Both arguments must have identical types.
4031
4032 Semantics:
4033 """"""""""
4034
4035 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4036 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4037 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4038 unsafe floating point optimizations:
4039
4040 Example:
4041 """"""""
4042
4043 .. code-block:: llvm
4044
4045       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
4046
4047 '``urem``' Instruction
4048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4049
4050 Syntax:
4051 """""""
4052
4053 ::
4054
4055       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4056
4057 Overview:
4058 """""""""
4059
4060 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4061 division of its two arguments.
4062
4063 Arguments:
4064 """"""""""
4065
4066 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4067 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4068 arguments must have identical types.
4069
4070 Semantics:
4071 """"""""""
4072
4073 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4074 This instruction always performs an unsigned division to get the
4075 remainder.
4076
4077 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4078 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4079
4080 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4081
4082 Example:
4083 """"""""
4084
4085 .. code-block:: llvm
4086
4087       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4088
4089 '``srem``' Instruction
4090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4091
4092 Syntax:
4093 """""""
4094
4095 ::
4096
4097       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4098
4099 Overview:
4100 """""""""
4101
4102 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4103 division of its two operands. This instruction can also take
4104 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4105 must be integers.
4106
4107 Arguments:
4108 """"""""""
4109
4110 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4111 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4112 arguments must have identical types.
4113
4114 Semantics:
4115 """"""""""
4116
4117 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4118 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4119 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4120 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4121 difference, see `The Math
4122 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4123 table of how this is implemented in various languages, please see
4124 `Wikipedia: modulo
4125 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4126
4127 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4128 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4129
4130 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4131 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4132 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4133 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4134 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4135 result of the division and the remainder.)
4136
4137 Example:
4138 """"""""
4139
4140 .. code-block:: llvm
4141
4142       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4143
4144 .. _i_frem:
4145
4146 '``frem``' Instruction
4147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4148
4149 Syntax:
4150 """""""
4151
4152 ::
4153
4154       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4155
4156 Overview:
4157 """""""""
4158
4159 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4160 its two operands.
4161
4162 Arguments:
4163 """"""""""
4164
4165 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4166 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4167 Both arguments must have identical types.
4168
4169 Semantics:
4170 """"""""""
4171
4172 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4173 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4174 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4175 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4176
4177 Example:
4178 """"""""
4179
4180 .. code-block:: llvm
4181
4182       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4183
4184 .. _bitwiseops:
4185
4186 Bitwise Binary Operations
4187 -------------------------
4188
4189 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4190 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4191 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4192 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4193 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4194
4195 '``shl``' Instruction
4196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4197
4198 Syntax:
4199 """""""
4200
4201 ::
4202
4203       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4204       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4205       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4206       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4207
4208 Overview:
4209 """""""""
4210
4211 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4212 a specified number of bits.
4213
4214 Arguments:
4215 """"""""""
4216
4217 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4218 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4219 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4220
4221 Semantics:
4222 """"""""""
4223
4224 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4225 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4226 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4227 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4228 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4229 in ``op2``.
4230
4231 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4232 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4233 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4234 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4235 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4236 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4237 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4238
4239 Example:
4240 """"""""
4241
4242 .. code-block:: llvm
4243
4244       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4245       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4246       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4247       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4248       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4249
4250 '``lshr``' Instruction
4251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4252
4253 Syntax:
4254 """""""
4255
4256 ::
4257
4258       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4259       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4260
4261 Overview:
4262 """""""""
4263
4264 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4265 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4266
4267 Arguments:
4268 """"""""""
4269
4270 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4271 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4272 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4273
4274 Semantics:
4275 """"""""""
4276
4277 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4278 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4279 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4280 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4281 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4282 corresponding shift amount in ``op2``.
4283
4284 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4285 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4286 non-zero.
4287
4288 Example:
4289 """"""""
4290
4291 .. code-block:: llvm
4292
4293       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4294       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4295       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4296       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4297       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4298       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4299
4300 '``ashr``' Instruction
4301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4302
4303 Syntax:
4304 """""""
4305
4306 ::
4307
4308       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4309       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4310
4311 Overview:
4312 """""""""
4313
4314 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4315 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4316 extension.
4317
4318 Arguments:
4319 """"""""""
4320
4321 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4322 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4323 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4324
4325 Semantics:
4326 """"""""""
4327
4328 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4329 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4330 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4331 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4332 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4333 corresponding shift amount in ``op2``.
4334
4335 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4336 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4337 non-zero.
4338
4339 Example:
4340 """"""""
4341
4342 .. code-block:: llvm
4343
4344       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4345       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4346       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4347       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4348       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4349       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4350
4351 '``and``' Instruction
4352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4353
4354 Syntax:
4355 """""""
4356
4357 ::
4358
4359       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4360
4361 Overview:
4362 """""""""
4363
4364 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4365 operands.
4366
4367 Arguments:
4368 """"""""""
4369
4370 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4371 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4372 arguments must have identical types.
4373
4374 Semantics:
4375 """"""""""
4376
4377 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4378
4379 +-----+-----+-----+
4380 | In0 | In1 | Out |
4381 +-----+-----+-----+
4382 |   0 |   0 |   0 |
4383 +-----+-----+-----+
4384 |   0 |   1 |   0 |
4385 +-----+-----+-----+
4386 |   1 |   0 |   0 |
4387 +-----+-----+-----+
4388 |   1 |   1 |   1 |
4389 +-----+-----+-----+
4390
4391 Example:
4392 """"""""
4393
4394 .. code-block:: llvm
4395
4396       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4397       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4398       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4399
4400 '``or``' Instruction
4401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4402
4403 Syntax:
4404 """""""
4405
4406 ::
4407
4408       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4409
4410 Overview:
4411 """""""""
4412
4413 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4414 two operands.
4415
4416 Arguments:
4417 """"""""""
4418
4419 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4420 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4421 arguments must have identical types.
4422
4423 Semantics:
4424 """"""""""
4425
4426 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4427
4428 +-----+-----+-----+
4429 | In0 | In1 | Out |
4430 +-----+-----+-----+
4431 |   0 |   0 |   0 |
4432 +-----+-----+-----+
4433 |   0 |   1 |   1 |
4434 +-----+-----+-----+
4435 |   1 |   0 |   1 |
4436 +-----+-----+-----+
4437 |   1 |   1 |   1 |
4438 +-----+-----+-----+
4439
4440 Example:
4441 """"""""
4442
4443 ::
4444
4445       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4446       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4447       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4448
4449 '``xor``' Instruction
4450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4451
4452 Syntax:
4453 """""""
4454
4455 ::
4456
4457       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4458
4459 Overview:
4460 """""""""
4461
4462 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4463 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4464 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4465
4466 Arguments:
4467 """"""""""
4468
4469 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4470 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4471 arguments must have identical types.
4472
4473 Semantics:
4474 """"""""""
4475
4476 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4477
4478 +-----+-----+-----+
4479 | In0 | In1 | Out |
4480 +-----+-----+-----+
4481 |   0 |   0 |   0 |
4482 +-----+-----+-----+
4483 |   0 |   1 |   1 |
4484 +-----+-----+-----+
4485 |   1 |   0 |   1 |
4486 +-----+-----+-----+
4487 |   1 |   1 |   0 |
4488 +-----+-----+-----+
4489
4490 Example:
4491 """"""""
4492
4493 .. code-block:: llvm
4494
4495       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4496       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4497       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4498       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4499
4500 Vector Operations
4501 -----------------
4502
4503 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4504 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4505 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4506 While LLVM does directly support these vector operations, many
4507 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4508 take full advantage of a specific target.
4509
4510 .. _i_extractelement:
4511
4512 '``extractelement``' Instruction
4513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4514
4515 Syntax:
4516 """""""
4517
4518 ::
4519
4520       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4521
4522 Overview:
4523 """""""""
4524
4525 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4526 from a vector at a specified index.
4527
4528 Arguments:
4529 """"""""""
4530
4531 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4532 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4533 the position from which to extract the element. The index may be a
4534 variable of any integer type.
4535
4536 Semantics:
4537 """"""""""
4538
4539 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4540 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4541 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4542
4543 Example:
4544 """"""""
4545
4546 .. code-block:: llvm
4547
4548       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4549
4550 .. _i_insertelement:
4551
4552 '``insertelement``' Instruction
4553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4554
4555 Syntax:
4556 """""""
4557
4558 ::
4559
4560       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4561
4562 Overview:
4563 """""""""
4564
4565 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4566 vector at a specified index.
4567
4568 Arguments:
4569 """"""""""
4570
4571 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4572 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4573 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4574 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4575 index may be a variable of any integer type.
4576
4577 Semantics:
4578 """"""""""
4579
4580 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4581 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4582 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4583 undefined.
4584
4585 Example:
4586 """"""""
4587
4588 .. code-block:: llvm
4589
4590       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4591
4592 .. _i_shufflevector:
4593
4594 '``shufflevector``' Instruction
4595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4596
4597 Syntax:
4598 """""""
4599
4600 ::
4601
4602       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4603
4604 Overview:
4605 """""""""
4606
4607 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4608 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4609 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4610
4611 Arguments:
4612 """"""""""
4613
4614 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4615 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4616 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4617 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4618 same as the element type of the first two operands.
4619
4620 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4621 constant integer or undef values.
4622
4623 Semantics:
4624 """"""""""
4625
4626 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4627 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4628 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4629 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4630 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4631 only one vector.
4632
4633 Example:
4634 """"""""
4635
4636 .. code-block:: llvm
4637
4638       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4639                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4640       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4641                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4642       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4643                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4644       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4645                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4646
4647 Aggregate Operations
4648 --------------------
4649
4650 LLVM supports several instructions for working with
4651 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4652
4653 .. _i_extractvalue:
4654
4655 '``extractvalue``' Instruction
4656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4657
4658 Syntax:
4659 """""""
4660
4661 ::
4662
4663       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4664
4665 Overview:
4666 """""""""
4667
4668 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4669 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4670
4671 Arguments:
4672 """"""""""
4673
4674 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4675 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4676 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4677 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4678
4679 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4680
4681 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4682    omitted and assumed to be zero.
4683 -  At least one index must be specified.
4684 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4685
4686 Semantics:
4687 """"""""""
4688
4689 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4690 the index operands.
4691
4692 Example:
4693 """"""""
4694
4695 .. code-block:: llvm
4696
4697       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4698
4699 .. _i_insertvalue:
4700
4701 '``insertvalue``' Instruction
4702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4703
4704 Syntax:
4705 """""""
4706
4707 ::
4708
4709       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4710
4711 Overview:
4712 """""""""
4713
4714 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4715 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4716
4717 Arguments:
4718 """"""""""
4719
4720 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4721 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4722 a first-class value to insert. The following operands are constant
4723 indices indicating the position at which to insert the value in a
4724 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4725 to insert must have the same type as the value identified by the
4726 indices.
4727
4728 Semantics:
4729 """"""""""
4730
4731 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4732 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4733 indices is that of ``elt``.
4734
4735 Example:
4736 """"""""
4737
4738 .. code-block:: llvm
4739
4740       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4741       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4742       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4743
4744 .. _memoryops:
4745
4746 Memory Access and Addressing Operations
4747 ---------------------------------------
4748
4749 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4750 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4751 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4752 memory in LLVM.
4753
4754 .. _i_alloca:
4755
4756 '``alloca``' Instruction
4757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4758
4759 Syntax:
4760 """""""
4761
4762 ::
4763
4764       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4765
4766 Overview:
4767 """""""""
4768
4769 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4770 currently executing function, to be automatically released when this
4771 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4772 generic address space (address space zero).
4773
4774 Arguments:
4775 """"""""""
4776
4777 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4778 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4779 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4780 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4781 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4782 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4783 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4784 any convenient boundary compatible with the type.
4785
4786 '``type``' may be any sized type.
4787
4788 Semantics:
4789 """"""""""
4790
4791 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4792 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4793 memory is automatically released when the function returns. The
4794 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4795 variables that must have an address available. When the function returns
4796 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4797 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4798 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4799 is not specified.
4800
4801 Example:
4802 """"""""
4803
4804 .. code-block:: llvm
4805
4806       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4807       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4808       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4809       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4810
4811 .. _i_load:
4812
4813 '``load``' Instruction
4814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4815
4816 Syntax:
4817 """""""
4818
4819 ::
4820
4821       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4822       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4823       !<index> = !{ i32 1 }
4824
4825 Overview:
4826 """""""""
4827
4828 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4829
4830 Arguments:
4831 """"""""""
4832
4833 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4834 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4835 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4836 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4837 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4838 operations <volatile>`.
4839
4840 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4841 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4842 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4843 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4844 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4845 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4846 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4847 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4848 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4849 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4850 any defined semantics for atomic loads.
4851
4852 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4853 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4854 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4855 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4856 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4857 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4858 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4859
4860 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4861 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4862 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4863 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4864 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4865 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4866 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4867
4868 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4869 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4870 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4871 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4872 address points to memory which does not change value during program
4873 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4874 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4875
4876 Semantics:
4877 """"""""""
4878
4879 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4880 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4881 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4882 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4883 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4884 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4885 written using a store of the same type.
4886
4887 Examples:
4888 """""""""
4889
4890 .. code-block:: llvm
4891
4892       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4893       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4894       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4895
4896 .. _i_store:
4897
4898 '``store``' Instruction
4899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4900
4901 Syntax:
4902 """""""
4903
4904 ::
4905
4906       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4907       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4908
4909 Overview:
4910 """""""""
4911
4912 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4913
4914 Arguments:
4915 """"""""""
4916
4917 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4918 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4919 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4920 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4921 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4922 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4923 operations <volatile>`.
4924
4925 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4926 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4927 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4928 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4929 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4930 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4931 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4932 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4933 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4934 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4935 have any defined semantics for atomic stores.
4936
4937 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4938 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4939 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4940 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4941 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4942 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4943 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4944 safe.
4945
4946 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4947 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4948 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4949 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4950 be reused in the cache. The code generator may select special
4951 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4952 x86.
4953
4954 Semantics:
4955 """"""""""
4956
4957 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4958 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4959 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4960 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4961 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4962 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4963 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4964 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4965
4966 Example:
4967 """"""""
4968
4969 .. code-block:: llvm
4970
4971       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4972       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4973       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4974
4975 .. _i_fence:
4976
4977 '``fence``' Instruction
4978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4979
4980 Syntax:
4981 """""""
4982
4983 ::
4984
4985       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4986
4987 Overview:
4988 """""""""
4989
4990 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4991 between operations.
4992
4993 Arguments:
4994 """"""""""
4995
4996 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4997 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4998 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4999
5000 Semantics:
5001 """"""""""
5002
5003 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5004 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5005 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5006 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5007 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5008 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5009 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5010 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5011 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5012 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5013 *happens-before* edge.
5014
5015 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5016 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5017 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5018
5019 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5020 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5021 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5022
5023 Example:
5024 """"""""
5025
5026 .. code-block:: llvm
5027
5028       fence acquire                          ; yields {void}
5029       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
5030
5031 .. _i_cmpxchg:
5032
5033 '``cmpxchg``' Instruction
5034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5035
5036 Syntax:
5037 """""""
5038
5039 ::
5040
5041       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
5042
5043 Overview:
5044 """""""""
5045
5046 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5047 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5048 equal, it stores a new value into the memory.
5049
5050 Arguments:
5051 """"""""""
5052
5053 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5054 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5055 address, and a new value to place at that address if the compared values
5056 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5057 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5058 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5059 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5060 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5061 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5062 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5063
5064 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5065 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5066 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5067 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5068 either ``release`` or ``acq_rel``.
5069
5070 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5071 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5072 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5073 respect to all other code in the system.
5074
5075 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5076 equal to the size in memory of the operand.
5077
5078 Semantics:
5079 """"""""""
5080
5081 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5082 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5083 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5084 returned.
5085
5086 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5087 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5088 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5089
5090 Example:
5091 """"""""
5092
5093 .. code-block:: llvm
5094
5095     entry:
5096       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5097       br label %loop
5098
5099     loop:
5100       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5101       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5102       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5103       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5104       br i1 %success, label %done, label %loop
5105
5106     done:
5107       ...
5108
5109 .. _i_atomicrmw:
5110
5111 '``atomicrmw``' Instruction
5112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5113
5114 Syntax:
5115 """""""
5116
5117 ::
5118
5119       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5120
5121 Overview:
5122 """""""""
5123
5124 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5125
5126 Arguments:
5127 """"""""""
5128
5129 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5130 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5131 operation. The operation must be one of the following keywords:
5132
5133 -  xchg
5134 -  add
5135 -  sub
5136 -  and
5137 -  nand
5138 -  or
5139 -  xor
5140 -  max
5141 -  min
5142 -  umax
5143 -  umin
5144
5145 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5146 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5147 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5148 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5149 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5150 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5151 operations <volatile>`.
5152
5153 Semantics:
5154 """"""""""
5155
5156 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5157 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5158 value at the location is returned. The modification is specified by the
5159 operation argument:
5160
5161 -  xchg: ``*ptr = val``
5162 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5163 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5164 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5165 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5166 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5167 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5168 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5169 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5170 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5171    comparison)
5172 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5173    comparison)
5174
5175 Example:
5176 """"""""
5177
5178 .. code-block:: llvm
5179
5180       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5181
5182 .. _i_getelementptr:
5183
5184 '``getelementptr``' Instruction
5185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5186
5187 Syntax:
5188 """""""
5189
5190 ::
5191
5192       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5193       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5194       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5195
5196 Overview:
5197 """""""""
5198
5199 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5200 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5201 address calculation only and does not access memory.
5202
5203 Arguments:
5204 """"""""""
5205
5206 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5207 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5208 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5209 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5210 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5211 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5212 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5213 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5214 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5215 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5216 would require loading the pointer before continuing calculation.
5217
5218 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5219 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5220 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5221 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5222 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5223 required to be constant. These integers are treated as signed values
5224 where relevant.
5225
5226 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5227 to LLVM:
5228
5229 .. code-block:: c
5230
5231     struct RT {
5232       char A;
5233       int B[10][20];
5234       char C;
5235     };
5236     struct ST {
5237       int X;
5238       double Y;
5239       struct RT Z;
5240     };
5241
5242     int *foo(struct ST *s) {
5243       return &s[1].Z.B[5][13];
5244     }
5245
5246 The LLVM code generated by Clang is:
5247
5248 .. code-block:: llvm
5249
5250     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5251     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5252
5253     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5254     entry:
5255       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5256       ret i32* %arrayidx
5257     }
5258
5259 Semantics:
5260 """"""""""
5261
5262 In the example above, the first index is indexing into the
5263 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5264 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5265 indexes into the third element of the structure, yielding a
5266 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5267 structure. The third index indexes into the second element of the
5268 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5269 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5270 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5271 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5272
5273 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5274 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5275 for the given testcase is equivalent to:
5276
5277 .. code-block:: llvm
5278
5279     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5280       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5281       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5282       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5283       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5284       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5285       ret i32* %t5
5286     }
5287
5288 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5289 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5290 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5291 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5292 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5293 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5294 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5295 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5296 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5297 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5298
5299 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5300 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5301 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5302 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5303 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5304 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5305 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5306 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5307 information.
5308
5309 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5310 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5311
5312 Example:
5313 """"""""
5314
5315 .. code-block:: llvm
5316
5317         ; yields [12 x i8]*:aptr
5318         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5319         ; yields i8*:vptr
5320         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5321         ; yields i8*:eptr
5322         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5323         ; yields i32*:iptr
5324         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5325
5326 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5327 must be a vector with the same number of elements. For example:
5328
5329 .. code-block:: llvm
5330
5331      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5332
5333 Conversion Operations
5334 ---------------------
5335
5336 The instructions in this category are the conversion instructions
5337 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5338 various bit conversions on the operand.
5339
5340 '``trunc .. to``' Instruction
5341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5342
5343 Syntax:
5344 """""""
5345
5346 ::
5347
5348       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5349
5350 Overview:
5351 """""""""
5352
5353 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5354
5355 Arguments:
5356 """"""""""
5357
5358 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5359 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5360 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5361 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5362 types are not allowed.
5363
5364 Semantics:
5365 """"""""""
5366
5367 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5368 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5369 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5370 It will always truncate bits.
5371
5372 Example:
5373 """"""""
5374
5375 .. code-block:: llvm
5376
5377       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5378       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5379       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5380       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5381
5382 '``zext .. to``' Instruction
5383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5384
5385 Syntax:
5386 """""""
5387
5388 ::
5389
5390       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5391
5392 Overview:
5393 """""""""
5394
5395 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5396
5397 Arguments:
5398 """"""""""
5399
5400 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5401 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5402 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5403 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5404
5405 Semantics:
5406 """"""""""
5407
5408 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5409 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5410
5411 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5412
5413 Example:
5414 """"""""
5415
5416 .. code-block:: llvm
5417
5418       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5419       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5420       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5421
5422 '``sext .. to``' Instruction
5423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5424
5425 Syntax:
5426 """""""
5427
5428 ::
5429
5430       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5431
5432 Overview:
5433 """""""""
5434
5435 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5436
5437 Arguments:
5438 """"""""""
5439
5440 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5441 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5442 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5443 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5444
5445 Semantics:
5446 """"""""""
5447
5448 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5449 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5450 of the type ``ty2``.
5451
5452 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5453
5454 Example:
5455 """"""""
5456
5457 .. code-block:: llvm
5458
5459       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5460       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5461       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5462
5463 '``fptrunc .. to``' Instruction
5464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5465
5466 Syntax:
5467 """""""
5468
5469 ::
5470
5471       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5472
5473 Overview:
5474 """""""""
5475
5476 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5477
5478 Arguments:
5479 """"""""""
5480
5481 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5482 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5483 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5484 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5485
5486 Semantics:
5487 """"""""""
5488
5489 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5490 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5491 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5492 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5493
5494 Example:
5495 """"""""
5496
5497 .. code-block:: llvm
5498
5499       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5500       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5501
5502 '``fpext .. to``' Instruction
5503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5504
5505 Syntax:
5506 """""""
5507
5508 ::
5509
5510       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5511
5512 Overview:
5513 """""""""
5514
5515 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5516 point value.
5517
5518 Arguments:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5522 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5523 to. The source type must be smaller than the destination type.
5524
5525 Semantics:
5526 """"""""""
5527
5528 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5529 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5530 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5531 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5532 *no-op cast* for a floating point cast.
5533
5534 Example:
5535 """"""""
5536
5537 .. code-block:: llvm
5538
5539       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5540       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5541
5542 '``fptoui .. to``' Instruction
5543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5544
5545 Syntax:
5546 """""""
5547
5548 ::
5549
5550       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5551
5552 Overview:
5553 """""""""
5554
5555 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5556 integer equivalent of type ``ty2``.
5557
5558 Arguments:
5559 """"""""""
5560
5561 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5562 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5563 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5564 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5565 type with the same number of elements as ``ty``
5566
5567 Semantics:
5568 """"""""""
5569
5570 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5571 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5572 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5573 are undefined.
5574
5575 Example:
5576 """"""""
5577
5578 .. code-block:: llvm
5579
5580       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5581       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5582       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5583
5584 '``fptosi .. to``' Instruction
5585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5586
5587 Syntax:
5588 """""""
5589
5590 ::
5591
5592       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5593
5594 Overview:
5595 """""""""
5596
5597 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5598 ``value`` to type ``ty2``.
5599
5600 Arguments:
5601 """"""""""
5602
5603 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5604 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5605 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5606 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5607 type with the same number of elements as ``ty``
5608
5609 Semantics:
5610 """"""""""
5611
5612 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5613 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5614 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5615 are undefined.
5616
5617 Example:
5618 """"""""
5619
5620 .. code-block:: llvm
5621
5622       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5623       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5624       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5625
5626 '``uitofp .. to``' Instruction
5627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5628
5629 Syntax:
5630 """""""
5631
5632 ::
5633
5634       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5635
5636 Overview:
5637 """""""""
5638
5639 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5640 and converts that value to the ``ty2`` type.
5641
5642 Arguments:
5643 """"""""""
5644
5645 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5646 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5647 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5648 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5649 type with the same number of elements as ``ty``
5650
5651 Semantics:
5652 """"""""""
5653
5654 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5655 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5656 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5657 are undefined.
5658
5659 Example:
5660 """"""""
5661
5662 .. code-block:: llvm
5663
5664       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5665       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5666
5667 '``sitofp .. to``' Instruction
5668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5669
5670 Syntax:
5671 """""""
5672
5673 ::
5674
5675       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5676
5677 Overview:
5678 """""""""
5679
5680 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5681 converts that value to the ``ty2`` type.
5682
5683 Arguments:
5684 """"""""""
5685
5686 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5687 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5688 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5689 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5690 type with the same number of elements as ``ty``
5691
5692 Semantics:
5693 """"""""""
5694
5695 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5696 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5697 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5698 undefined.
5699
5700 Example:
5701 """"""""
5702
5703 .. code-block:: llvm
5704
5705       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5706       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5707
5708 .. _i_ptrtoint:
5709
5710 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5712
5713 Syntax:
5714 """""""
5715
5716 ::
5717
5718       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5719
5720 Overview:
5721 """""""""
5722
5723 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5724 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5725
5726 Arguments:
5727 """"""""""
5728
5729 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5730 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5731 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5732 a vector of integers type.
5733
5734 Semantics:
5735 """"""""""
5736
5737 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5738 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5739 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5740 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5741 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5742 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5743 change.
5744
5745 Example:
5746 """"""""
5747
5748 .. code-block:: llvm
5749
5750       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5751       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5752       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5753
5754 .. _i_inttoptr:
5755
5756 '``inttoptr .. to``' Instruction
5757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5758
5759 Syntax:
5760 """""""
5761
5762 ::
5763
5764       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5765
5766 Overview:
5767 """""""""
5768
5769 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5770 pointer type, ``ty2``.
5771
5772 Arguments:
5773 """"""""""
5774
5775 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5776 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5777 type.
5778
5779 Semantics:
5780 """"""""""
5781
5782 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5783 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5784 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5785 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5786 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5787 nothing is done (*no-op cast*).
5788
5789 Example:
5790 """"""""
5791
5792 .. code-block:: llvm
5793
5794       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5795       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5796       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5797       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5798
5799 .. _i_bitcast:
5800
5801 '``bitcast .. to``' Instruction
5802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5803
5804 Syntax:
5805 """""""
5806
5807 ::
5808
5809       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5810
5811 Overview:
5812 """""""""
5813
5814 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5815 changing any bits.
5816
5817 Arguments:
5818 """"""""""
5819
5820 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5821 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5822 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5823 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5824 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5825 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5826 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5827 long as they have the same size).
5828
5829 Semantics:
5830 """"""""""
5831
5832 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5833 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5834 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5835 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5836 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5837 pointers) types with the same address space through this instruction.
5838 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5839 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5840
5841 Example:
5842 """"""""
5843
5844 .. code-block:: llvm
5845
5846       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5847       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5848       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5849       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5850
5851 .. _i_addrspacecast:
5852
5853 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5855
5856 Syntax:
5857 """""""
5858
5859 ::
5860
5861       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5862
5863 Overview:
5864 """""""""
5865
5866 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5867 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5868
5869 Arguments:
5870 """"""""""
5871
5872 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5873 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5874 address space.
5875
5876 Semantics:
5877 """"""""""
5878
5879 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5880 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5881 value modification, depending on the target and the address space
5882 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5883 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5884 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5885 location.
5886
5887 Example:
5888 """"""""
5889
5890 .. code-block:: llvm
5891
5892       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5893       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5894       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5895
5896 .. _otherops:
5897
5898 Other Operations
5899 ----------------
5900
5901 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5902 which defy better classification.
5903
5904 .. _i_icmp:
5905
5906 '``icmp``' Instruction
5907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5908
5909 Syntax:
5910 """""""
5911
5912 ::
5913
5914       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5915
5916 Overview:
5917 """""""""
5918
5919 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5920 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5921 pointer, or pointer vector operands.
5922
5923 Arguments:
5924 """"""""""
5925
5926 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5927 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5928 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5929
5930 #. ``eq``: equal
5931 #. ``ne``: not equal
5932 #. ``ugt``: unsigned greater than
5933 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5934 #. ``ult``: unsigned less than
5935 #. ``ule``: unsigned less or equal
5936 #. ``sgt``: signed greater than
5937 #. ``sge``: signed greater or equal
5938 #. ``slt``: signed less than
5939 #. ``sle``: signed less or equal
5940
5941 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5942 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5943 must also be identical types.
5944
5945 Semantics:
5946 """"""""""
5947
5948 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5949 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5950 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5951
5952 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5953    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5954 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5955    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5956 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5957    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5958 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5959    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5960 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5961    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5962 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5963    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5964 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5965    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5966 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5967    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5968 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5969    if ``op1`` is less than ``op2``.
5970 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5971    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5972
5973 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5974 are compared as if they were integers.
5975
5976 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5977 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5978 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5979
5980 Example:
5981 """"""""
5982
5983 .. code-block:: llvm
5984
5985       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5986       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5987       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5988       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5989       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5990       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5991
5992 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5993 ``icmp`` instruction.
5994
5995 .. _i_fcmp:
5996
5997 '``fcmp``' Instruction
5998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5999
6000 Syntax:
6001 """""""
6002
6003 ::
6004
6005       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
6006
6007 Overview:
6008 """""""""
6009
6010 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6011 values based on comparison of its operands.
6012
6013 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6014 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6015
6016 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6017 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6018 compared.
6019
6020 Arguments:
6021 """"""""""
6022
6023 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6024 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6025 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6026
6027 #. ``false``: no comparison, always returns false
6028 #. ``oeq``: ordered and equal
6029 #. ``ogt``: ordered and greater than
6030 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6031 #. ``olt``: ordered and less than
6032 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6033 #. ``one``: ordered and not equal
6034 #. ``ord``: ordered (no nans)
6035 #. ``ueq``: unordered or equal
6036 #. ``ugt``: unordered or greater than
6037 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6038 #. ``ult``: unordered or less than
6039 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6040 #. ``une``: unordered or not equal
6041 #. ``uno``: unordered (either nans)
6042 #. ``true``: no comparison, always returns true
6043
6044 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6045 that either operand may be a QNAN.
6046
6047 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6048 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6049 type. They must have identical types.
6050
6051 Semantics:
6052 """"""""""
6053
6054 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6055 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6056 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6057 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6058
6059 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6060 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6061    is equal to ``op2``.
6062 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6063    is greater than ``op2``.
6064 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6065    is greater than or equal to ``op2``.
6066 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6067    is less than ``op2``.
6068 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6069    is less than or equal to ``op2``.
6070 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6071    is not equal to ``op2``.
6072 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6073 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6074    equal to ``op2``.
6075 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6076    greater than ``op2``.
6077 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6078    greater than or equal to ``op2``.
6079 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6080    less than ``op2``.
6081 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6082    less than or equal to ``op2``.
6083 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6084    not equal to ``op2``.
6085 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6086 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6087
6088 Example:
6089 """"""""
6090
6091 .. code-block:: llvm
6092
6093       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6094       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6095       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6096       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6097
6098 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6099 ``fcmp`` instruction.
6100
6101 .. _i_phi:
6102
6103 '``phi``' Instruction
6104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6105
6106 Syntax:
6107 """""""
6108
6109 ::
6110
6111       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6112
6113 Overview:
6114 """""""""
6115
6116 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6117 graph representing the function.
6118
6119 Arguments:
6120 """"""""""
6121
6122 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6123 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6124 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6125 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6126 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6127 label arguments.
6128
6129 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6130 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6131 block.
6132
6133 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6134 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6135 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6136 instruction's return value on the same edge).
6137
6138 Semantics:
6139 """"""""""
6140
6141 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6142 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6143 executed just prior to the current block.
6144
6145 Example:
6146 """"""""
6147
6148 .. code-block:: llvm
6149
6150     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6151       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6152       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6153       br label %Loop
6154
6155 .. _i_select:
6156
6157 '``select``' Instruction
6158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6159
6160 Syntax:
6161 """""""
6162
6163 ::
6164
6165       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6166
6167       selty is either i1 or {<N x i1>}
6168
6169 Overview:
6170 """""""""
6171
6172 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6173 condition, without IR-level branching.
6174
6175 Arguments:
6176 """"""""""
6177
6178 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6179 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6180 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6181 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6182 elements.
6183
6184 Semantics:
6185 """"""""""
6186
6187 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6188 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6189 argument.
6190
6191 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6192 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6193
6194 Example:
6195 """"""""
6196
6197 .. code-block:: llvm
6198
6199       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6200
6201 .. _i_call:
6202
6203 '``call``' Instruction
6204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6205
6206 Syntax:
6207 """""""
6208
6209 ::
6210
6211       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6212
6213 Overview:
6214 """""""""
6215
6216 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6217
6218 Arguments:
6219 """"""""""
6220
6221 This instruction requires several arguments:
6222
6223 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6224    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6225    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6226    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6227    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6228
6229    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6230       recursive cycle in the call graph.
6231    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6232       forwarded in place.
6233
6234    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6235    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6236    rules:
6237
6238    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6239      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6240    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6241      produced by the call or void.
6242    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6243      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6244      in address space.
6245    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6246    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6247      returned, and inalloca, must match.
6248
6249    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6250    the following conditions are met:
6251
6252    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6253    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6254       uses value of call or is void).
6255    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6256       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6257    -  `Platform specific constraints are
6258       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6259
6260 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6261    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6262    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6263    calling convention of the call must match the calling convention of
6264    the target function, or else the behavior is undefined.
6265 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6266    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6267    are valid here.
6268 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6269    type of the return value. Functions that return no value are marked
6270    ``void``.
6271 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6272    being invoked. The argument types must match the types implied by
6273    this signature. This type can be omitted if the function is not
6274    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6275    function.
6276 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6277    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6278    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6279    to function value.
6280 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6281    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6282    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6283    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6284    extra arguments can be specified.
6285 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6286    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6287    attributes are valid here.
6288
6289 Semantics:
6290 """"""""""
6291
6292 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6293 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6294 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6295 flow continues with the instruction after the function call, and the
6296 return value of the function is bound to the result argument.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 .. code-block:: llvm
6302
6303       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6304       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6305       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6306       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6307       call void %foo(i8 97 signext)
6308
6309       %struct.A = type { i32, i8 }
6310       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6311       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6312       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6313       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6314       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6315
6316 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6317 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6318 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6319 This is something we'd like to change in the future to provide better
6320 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6321
6322 .. _i_va_arg:
6323
6324 '``va_arg``' Instruction
6325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6326
6327 Syntax:
6328 """""""
6329
6330 ::
6331
6332       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6333
6334 Overview:
6335 """""""""
6336
6337 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6338 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6339 the ``va_arg`` macro in C.
6340
6341 Arguments:
6342 """"""""""
6343
6344 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6345 argument. It returns a value of the specified argument type and
6346 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6347 type of ``va_list`` is target specific.
6348
6349 Semantics:
6350 """"""""""
6351
6352 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6353 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6354 the next argument. For more information, see the variable argument
6355 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6356
6357 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6358 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6359 function.
6360
6361 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6362 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6363
6364 Example:
6365 """"""""
6366
6367 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6368
6369 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6370 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6371 types on any target.
6372
6373 .. _i_landingpad:
6374
6375 '``landingpad``' Instruction
6376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6377
6378 Syntax:
6379 """""""
6380
6381 ::
6382
6383       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6384       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6385
6386       <clause> := catch <type> <value>
6387       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6388
6389 Overview:
6390 """""""""
6391
6392 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6393 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6394 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6395 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6396 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6397 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6398
6399 Arguments:
6400 """"""""""
6401
6402 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6403 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6404 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6405
6406 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6407 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6408 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6409 clause takes an array constant as its argument. Use
6410 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6411 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6412 the ``cleanup`` flag.
6413
6414 Semantics:
6415 """"""""""
6416
6417 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6418 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6419 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6420 calling conventions, how the personality function results are
6421 represented in LLVM IR is target specific.
6422
6423 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6424 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6425 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6426 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6427 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6428 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6429 unwinding continues further up the call stack.
6430
6431 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6432
6433 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6434    of an '``invoke``' instruction.
6435 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6436    first non-PHI instruction.
6437 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6438    pad block.
6439 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6440    '``landingpad``' instruction.
6441 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6442    personality function.
6443
6444 Example:
6445 """"""""
6446
6447 .. code-block:: llvm
6448
6449       ;; A landing pad which can catch an integer.
6450       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6451                catch i8** @_ZTIi
6452       ;; A landing pad that is a cleanup.
6453       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6454                cleanup
6455       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6456       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6457                catch i8** @_ZTIi
6458                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6459
6460 .. _intrinsics:
6461
6462 Intrinsic Functions
6463 ===================
6464
6465 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6466 have well known names and semantics and are required to follow certain
6467 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6468 for the LLVM language that does not require changing all of the
6469 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6470 reader/writer, the parser, etc...).
6471
6472 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6473 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6474 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6475 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6476 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6477 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6478 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6479 are added that they be documented here.
6480
6481 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6482 represents a family of functions that perform the same operation but on
6483 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6484 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6485 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6486 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6487 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6488 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6489 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6490 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6491 argument or the result.
6492
6493 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6494 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6495 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6496 whose type is matched against another type do not. For example, the
6497 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6498 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6499 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6500 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6501 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6502 type is matched against the return type, it does not require its own
6503 name suffix.
6504
6505 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6506 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6507
6508 .. _int_varargs:
6509
6510 Variable Argument Handling Intrinsics
6511 -------------------------------------
6512
6513 Variable argument support is defined in LLVM with the
6514 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6515 functions. These functions are related to the similarly named macros
6516 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6517
6518 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6519 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6520 does not define what this type is, so all transformations should be
6521 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6522
6523 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6524 variable argument handling intrinsic functions are used.
6525
6526 .. code-block:: llvm
6527
6528     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6529       ; Initialize variable argument processing
6530       %ap = alloca i8*
6531       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6532       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6533
6534       ; Read a single integer argument
6535       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6536
6537       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6538       %aq = alloca i8*
6539       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6540       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6541       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6542
6543       ; Stop processing of arguments.
6544       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6545       ret i32 %tmp
6546     }
6547
6548     declare void @llvm.va_start(i8*)
6549     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6550     declare void @llvm.va_end(i8*)
6551
6552 .. _int_va_start:
6553
6554 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6556
6557 Syntax:
6558 """""""
6559
6560 ::
6561
6562       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6563
6564 Overview:
6565 """""""""
6566
6567 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6568 subsequent use by ``va_arg``.
6569
6570 Arguments:
6571 """"""""""
6572
6573 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6574
6575 Semantics:
6576 """"""""""
6577
6578 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6579 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6580 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6581 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6582 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6583 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6584 that out.
6585
6586 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6588
6589 Syntax:
6590 """""""
6591
6592 ::
6593
6594       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6595
6596 Overview:
6597 """""""""
6598
6599 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6600 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6601
6602 Arguments:
6603 """"""""""
6604
6605 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6606
6607 Semantics:
6608 """"""""""
6609
6610 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6611 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6612 element to which the argument points. Calls to
6613 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6614 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6615 ``llvm.va_end``.
6616
6617 .. _int_va_copy:
6618
6619 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6621
6622 Syntax:
6623 """""""
6624
6625 ::
6626
6627       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6628
6629 Overview:
6630 """""""""
6631
6632 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6633 from the source argument list to the destination argument list.
6634
6635 Arguments:
6636 """"""""""
6637
6638 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6639 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6640
6641 Semantics:
6642 """"""""""
6643
6644 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6645 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6646 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6647 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6648 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6649
6650 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6651 --------------------------------------
6652
6653 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6654 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6655 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6656 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6657 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6658 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6659 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6660 details, see `Accurate Garbage Collection with
6661 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6662
6663 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6664 address space (address space zero).
6665
6666 .. _int_gcroot:
6667
6668 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6670
6671 Syntax:
6672 """""""
6673
6674 ::
6675
6676       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6677
6678 Overview:
6679 """""""""
6680
6681 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6682 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6683
6684 Arguments:
6685 """"""""""
6686
6687 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6688 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6689 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6690 root.
6691
6692 Semantics:
6693 """"""""""
6694
6695 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6696 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6697 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6698 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6699 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6700
6701 .. _int_gcread:
6702
6703 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6704 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6705
6706 Syntax:
6707 """""""
6708
6709 ::
6710
6711       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6712
6713 Overview:
6714 """""""""
6715
6716 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6717 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6718 barriers.
6719
6720 Arguments:
6721 """"""""""
6722
6723 The second argument is the address to read from, which should be an
6724 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6725 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6726 runtime (otherwise null).
6727
6728 Semantics:
6729 """"""""""
6730
6731 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6732 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6733 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6734 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6735 algorithm <gc>`.
6736
6737 .. _int_gcwrite:
6738
6739 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6741
6742 Syntax:
6743 """""""
6744
6745 ::
6746
6747       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6748
6749 Overview:
6750 """""""""
6751
6752 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6753 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6754 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6755
6756 Arguments:
6757 """"""""""
6758
6759 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6760 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6761 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6762 object, Obj may be null.
6763
6764 Semantics:
6765 """"""""""
6766
6767 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6768 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6769 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6770 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6771 algorithm <gc>`.
6772
6773 Code Generator Intrinsics
6774 -------------------------
6775
6776 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6777 may only be implemented with code generator support.
6778
6779 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6781
6782 Syntax:
6783 """""""
6784
6785 ::
6786
6787       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6788
6789 Overview:
6790 """""""""
6791
6792 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6793 target-specific value indicating the return address of the current
6794 function or one of its callers.
6795
6796 Arguments:
6797 """"""""""
6798
6799 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6800 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6801 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6802 value.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6808 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6809 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6810 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6811 used for debugging purposes.
6812
6813 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6814 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6815 of the obvious source-language caller.
6816
6817 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6819
6820 Syntax:
6821 """""""
6822
6823 ::
6824
6825       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6826
6827 Overview:
6828 """""""""
6829
6830 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6831 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6832
6833 Arguments:
6834 """"""""""
6835
6836 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6837 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6838 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6839 value.
6840
6841 Semantics:
6842 """"""""""
6843
6844 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6845 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6846 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6847 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6848 used for debugging purposes.
6849
6850 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6851 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6852 of the obvious source-language caller.
6853
6854 .. _int_read_register:
6855 .. _int_write_register:
6856
6857 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
6858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6859
6860 Syntax:
6861 """""""
6862
6863 ::
6864
6865       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
6866       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
6867       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
6868       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
6869       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
6870
6871 Overview:
6872 """""""""
6873
6874 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
6875 provides access to the named register. The register must be valid on
6876 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
6877 with the register being read.
6878
6879 Semantics:
6880 """"""""""
6881
6882 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
6883 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
6884 the current value of the register, where possible.
6885
6886 This is useful to implement named register global variables that need
6887 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
6888 bare-metal programs including OS kernels.
6889
6890 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
6891 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
6892 allocatable registers are not supported.
6893
6894 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
6895 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
6896 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
6897 registers.
6898
6899 .. _int_stacksave:
6900
6901 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6903
6904 Syntax:
6905 """""""
6906
6907 ::
6908
6909       declare i8* @llvm.stacksave()
6910
6911 Overview:
6912 """""""""
6913
6914 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6915 of the function stack, for use with
6916 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6917 implementing language features like scoped automatic variable sized
6918 arrays in C99.
6919
6920 Semantics:
6921 """"""""""
6922
6923 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6924 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6925 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6926 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6927 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6928 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6929 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6930
6931 .. _int_stackrestore:
6932
6933 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6935
6936 Syntax:
6937 """""""
6938
6939 ::
6940
6941       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6942
6943 Overview:
6944 """""""""
6945
6946 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6947 the function stack to the state it was in when the corresponding
6948 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6949 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6950 sized arrays in C99.
6951
6952 Semantics:
6953 """"""""""
6954
6955 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6956
6957 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6959
6960 Syntax:
6961 """""""
6962
6963 ::
6964
6965       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6966
6967 Overview:
6968 """""""""
6969
6970 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6971 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6972 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6973 its performance characteristics.
6974
6975 Arguments:
6976 """"""""""
6977
6978 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6979 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6980 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6981 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6982 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6983 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6984 arguments must be constant integers.
6985
6986 Semantics:
6987 """"""""""
6988
6989 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6990 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6991 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6992 the processor cache for better performance.
6993
6994 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6996
6997 Syntax:
6998 """""""
6999
7000 ::
7001
7002       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7003
7004 Overview:
7005 """""""""
7006
7007 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7008 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7009 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7010 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7011 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7012 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7013 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7014 allow correlations of simulation runs.
7015
7016 Arguments:
7017 """"""""""
7018
7019 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7020
7021 Semantics:
7022 """"""""""
7023
7024 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7025 that do not support this intrinsic may ignore it.
7026
7027 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7029
7030 Syntax:
7031 """""""
7032
7033 ::
7034
7035       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7036
7037 Overview:
7038 """""""""
7039
7040 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7041 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7042 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7043 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7044 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7045 timings.
7046
7047 Semantics:
7048 """"""""""
7049
7050 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7051 memory. Implementations are allowed to either return a application
7052 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7053 is lowered to a constant 0.
7054
7055 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7056 running at and the host platform.
7057
7058 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7060
7061 Syntax:
7062 """""""
7063
7064 ::
7065
7066       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7067
7068 Overview:
7069 """""""""
7070
7071 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7072 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7073 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7074 flushes the instruction cache.
7075
7076 Semantics:
7077 """"""""""
7078
7079 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7080 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7081 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7082 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7083 privileges.
7084
7085 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7086 time library.
7087
7088 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7089 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7090
7091 Standard C Library Intrinsics
7092 -----------------------------
7093
7094 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7095 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7096 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7097 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7098
7099 .. _int_memcpy:
7100
7101 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7103
7104 Syntax:
7105 """""""
7106
7107 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7108 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7109 support all bit widths however.
7110
7111 ::
7112
7113       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7114                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7115       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7116                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7117
7118 Overview:
7119 """""""""
7120
7121 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7122 source location to the destination location.
7123
7124 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7125 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7126 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7127
7128 Arguments:
7129 """"""""""
7130
7131 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7132 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7133 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7134 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7135 boolean indicating a volatile access.
7136
7137 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7138 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7139 are aligned to that boundary.
7140
7141 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7142 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7143 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7144
7145 Semantics:
7146 """"""""""
7147
7148 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7149 source location to the destination location, which are not allowed to
7150 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7151 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7152 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7153
7154 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7156
7157 Syntax:
7158 """""""
7159
7160 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7161 bit width and for different address space. Not all targets support all
7162 bit widths however.
7163
7164 ::
7165
7166       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7167                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7168       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7169                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7170
7171 Overview:
7172 """""""""
7173
7174 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7175 source location to the destination location. It is similar to the
7176 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7177 overlap.
7178
7179 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7180 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7181 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7182
7183 Arguments:
7184 """"""""""
7185
7186 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7187 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7188 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7189 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7190 boolean indicating a volatile access.
7191
7192 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7193 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7194 aligned to that boundary.
7195
7196 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7197 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7198 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7199
7200 Semantics:
7201 """"""""""
7202
7203 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7204 source location to the destination location, which may overlap. It
7205 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7206 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7207 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7208
7209 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7211
7212 Syntax:
7213 """""""
7214
7215 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7216 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7217 support all bit widths.
7218
7219 ::
7220
7221       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7222                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7223       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7224                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7225
7226 Overview:
7227 """""""""
7228
7229 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7230 particular byte value.
7231
7232 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7233 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7234 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7235
7236 Arguments:
7237 """"""""""
7238
7239 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7240 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7241 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7242 argument is the known alignment of the destination location.
7243
7244 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7245 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7246 that boundary.
7247
7248 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7249 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7250 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7251
7252 Semantics:
7253 """"""""""
7254
7255 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7256 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7257 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7258 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7259
7260 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7262
7263 Syntax:
7264 """""""
7265
7266 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7267 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7268 all types however.
7269
7270 ::
7271
7272       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7273       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7274       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7275       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7276       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7277
7278 Overview:
7279 """""""""
7280
7281 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7282 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7283 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7284 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7285 because there is no need to worry about errno being set).
7286 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7287
7288 Arguments:
7289 """"""""""
7290
7291 The argument and return value are floating point numbers of the same
7292 type.
7293
7294 Semantics:
7295 """"""""""
7296
7297 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7298 nonnegative floating point number.
7299
7300 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7302
7303 Syntax:
7304 """""""
7305
7306 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7307 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7308 all types however.
7309
7310 ::
7311
7312       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7313       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7314       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7315       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7316       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7317
7318 Overview:
7319 """""""""
7320
7321 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7322 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7323 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7324 used, the second argument remains a scalar integer value.
7325
7326 Arguments:
7327 """"""""""
7328
7329 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7330 raise to that power.
7331
7332 Semantics:
7333 """"""""""
7334
7335 This function returns the first value raised to the second power with an
7336 unspecified sequence of rounding operations.
7337
7338 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7340
7341 Syntax:
7342 """""""
7343
7344 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7345 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7346 all types however.
7347
7348 ::
7349
7350       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7351       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7352       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7353       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7354       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7355
7356 Overview:
7357 """""""""
7358
7359 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7360
7361 Arguments:
7362 """"""""""
7363
7364 The argument and return value are floating point numbers of the same
7365 type.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7371 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7372 conditions in the same way.
7373
7374 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7376
7377 Syntax:
7378 """""""
7379
7380 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7381 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7382 all types however.
7383
7384 ::
7385
7386       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7387       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7388       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7389       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7390       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7391
7392 Overview:
7393 """""""""
7394
7395 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7396
7397 Arguments:
7398 """"""""""
7399
7400 The argument and return value are floating point numbers of the same
7401 type.
7402
7403 Semantics:
7404 """"""""""
7405
7406 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7407 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7408 conditions in the same way.
7409
7410 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7412
7413 Syntax:
7414 """""""
7415
7416 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7417 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7418 all types however.
7419
7420 ::
7421
7422       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7423       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7424       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7425       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7426       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7427
7428 Overview:
7429 """""""""
7430
7431 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7432 specified (positive or negative) power.
7433
7434 Arguments:
7435 """"""""""
7436
7437 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7438 to raise to that power.
7439
7440 Semantics:
7441 """"""""""
7442
7443 This function returns the first value raised to the second power,
7444 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7445 handles error conditions in the same way.
7446
7447 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7449
7450 Syntax:
7451 """""""
7452
7453 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7454 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7455 all types however.
7456
7457 ::
7458
7459       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7460       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7461       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7462       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7463       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7464
7465 Overview:
7466 """""""""
7467
7468 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7469
7470 Arguments:
7471 """"""""""
7472
7473 The argument and return value are floating point numbers of the same
7474 type.
7475
7476 Semantics:
7477 """"""""""
7478
7479 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7480 would, and handles error conditions in the same way.
7481
7482 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7484
7485 Syntax:
7486 """""""
7487
7488 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7489 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7490 all types however.
7491
7492 ::
7493
7494       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7495       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7496       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7497       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7498       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7499
7500 Overview:
7501 """""""""
7502
7503 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7504
7505 Arguments:
7506 """"""""""
7507
7508 The argument and return value are floating point numbers of the same
7509 type.
7510
7511 Semantics:
7512 """"""""""
7513
7514 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7515 would, and handles error conditions in the same way.
7516
7517 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7519
7520 Syntax:
7521 """""""
7522
7523 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7524 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7525 all types however.
7526
7527 ::
7528
7529       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7530       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7531       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7532       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7533       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7534
7535 Overview:
7536 """""""""
7537
7538 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7539
7540 Arguments:
7541 """"""""""
7542
7543 The argument and return value are floating point numbers of the same
7544 type.
7545
7546 Semantics:
7547 """"""""""
7548
7549 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7550 would, and handles error conditions in the same way.
7551
7552 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7554
7555 Syntax:
7556 """""""
7557
7558 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7559 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7560 all types however.
7561
7562 ::
7563
7564       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7565       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7566       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7567       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7568       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7569
7570 Overview:
7571 """""""""
7572
7573 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7574
7575 Arguments:
7576 """"""""""
7577
7578 The argument and return value are floating point numbers of the same
7579 type.
7580
7581 Semantics:
7582 """"""""""
7583
7584 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7585 would, and handles error conditions in the same way.
7586
7587 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7589
7590 Syntax:
7591 """""""
7592
7593 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7594 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7595 all types however.
7596
7597 ::
7598
7599       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7600       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7601       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7602       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7603       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7604
7605 Overview:
7606 """""""""
7607
7608 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7609
7610 Arguments:
7611 """"""""""
7612
7613 The argument and return value are floating point numbers of the same
7614 type.
7615
7616 Semantics:
7617 """"""""""
7618
7619 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7620 would, and handles error conditions in the same way.
7621
7622 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7624
7625 Syntax:
7626 """""""
7627
7628 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7629 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7630 all types however.
7631
7632 ::
7633
7634       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7635       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7636       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7637       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7638       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7639
7640 Overview:
7641 """""""""
7642
7643 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7644 operation.
7645
7646 Arguments:
7647 """"""""""
7648
7649 The argument and return value are floating point numbers of the same
7650 type.
7651
7652 Semantics:
7653 """"""""""
7654
7655 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7656 would, and does not set errno.
7657
7658 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7660
7661 Syntax:
7662 """""""
7663
7664 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7665 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7666 all types however.
7667
7668 ::
7669
7670       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7671       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7672       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7673       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7674       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7675
7676 Overview:
7677 """""""""
7678
7679 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7680 operand.
7681
7682 Arguments:
7683 """"""""""
7684
7685 The argument and return value are floating point numbers of the same
7686 type.
7687
7688 Semantics:
7689 """"""""""
7690
7691 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7692 would, and handles error conditions in the same way.
7693
7694 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7696
7697 Syntax:
7698 """""""
7699
7700 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7701 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7702 all types however.
7703
7704 ::
7705
7706       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7707       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7708       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7709       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7710       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7711
7712 Overview:
7713 """""""""
7714
7715 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7716 first operand and the sign of the second operand.
7717
7718 Arguments:
7719 """"""""""
7720
7721 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7722 type.
7723
7724 Semantics:
7725 """"""""""
7726
7727 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7728 functions would, and handles error conditions in the same way.
7729
7730 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7732
7733 Syntax:
7734 """""""
7735
7736 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7737 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7738 all types however.
7739
7740 ::
7741
7742       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7743       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7744       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7745       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7746       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7747
7748 Overview:
7749 """""""""
7750
7751 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7752
7753 Arguments:
7754 """"""""""
7755
7756 The argument and return value are floating point numbers of the same
7757 type.
7758
7759 Semantics:
7760 """"""""""
7761
7762 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7763 would, and handles error conditions in the same way.
7764
7765 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7767
7768 Syntax:
7769 """""""
7770
7771 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7772 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7773 all types however.
7774
7775 ::
7776
7777       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7778       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7779       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7780       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7781       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7782
7783 Overview:
7784 """""""""
7785
7786 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7787
7788 Arguments:
7789 """"""""""
7790
7791 The argument and return value are floating point numbers of the same
7792 type.
7793
7794 Semantics:
7795 """"""""""
7796
7797 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7798 would, and handles error conditions in the same way.
7799
7800 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7802
7803 Syntax:
7804 """""""
7805
7806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7807 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7808 all types however.
7809
7810 ::
7811
7812       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7813       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7814       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7815       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7816       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7817
7818 Overview:
7819 """""""""
7820
7821 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7822 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7823
7824 Arguments:
7825 """"""""""
7826
7827 The argument and return value are floating point numbers of the same
7828 type.
7829
7830 Semantics:
7831 """"""""""
7832
7833 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7834 would, and handles error conditions in the same way.
7835
7836 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7838
7839 Syntax:
7840 """""""
7841
7842 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7843 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7844 all types however.
7845
7846 ::
7847
7848       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7849       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7850       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7851       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7852       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7853
7854 Overview:
7855 """""""""
7856
7857 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7858 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7859 operand isn't an integer.
7860
7861 Arguments:
7862 """"""""""
7863
7864 The argument and return value are floating point numbers of the same
7865 type.
7866
7867 Semantics:
7868 """"""""""
7869
7870 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7871 would, and handles error conditions in the same way.
7872
7873 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7875
7876 Syntax:
7877 """""""
7878
7879 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7880 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7881 all types however.
7882
7883 ::
7884
7885       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7886       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7887       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7888       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7889       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7890
7891 Overview:
7892 """""""""
7893
7894 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7895 nearest integer.
7896
7897 Arguments:
7898 """"""""""
7899
7900 The argument and return value are floating point numbers of the same
7901 type.
7902
7903 Semantics:
7904 """"""""""
7905
7906 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7907 functions would, and handles error conditions in the same way.
7908
7909 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7911
7912 Syntax:
7913 """""""
7914
7915 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7916 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7917 all types however.
7918
7919 ::
7920
7921       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7922       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7923       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7924       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7925       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7926
7927 Overview:
7928 """""""""
7929
7930 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7931 nearest integer.
7932
7933 Arguments:
7934 """"""""""
7935
7936 The argument and return value are floating point numbers of the same
7937 type.
7938
7939 Semantics:
7940 """"""""""
7941
7942 This function returns the same values as the libm ``round``
7943 functions would, and handles error conditions in the same way.
7944
7945 Bit Manipulation Intrinsics
7946 ---------------------------
7947
7948 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7949 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7950
7951 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7953
7954 Syntax:
7955 """""""
7956
7957 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7958 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7959
7960 ::
7961
7962       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7963       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7964       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7965
7966 Overview:
7967 """""""""
7968
7969 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7970 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7971 These are useful for performing operations on data that is not in the
7972 target's native byte order.
7973
7974 Semantics:
7975 """"""""""
7976
7977 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7978 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7979 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7980 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7981 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7982 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7983 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7984 respectively).
7985
7986 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7988
7989 Syntax:
7990 """""""
7991
7992 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7993 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7994 support all bit widths or vector types, however.
7995
7996 ::
7997
7998       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7999       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8000       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8001       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8002       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8003       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8004
8005 Overview:
8006 """""""""
8007
8008 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8009 in a value.
8010
8011 Arguments:
8012 """"""""""
8013
8014 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8015 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8016 match the argument type.
8017
8018 Semantics:
8019 """"""""""
8020
8021 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8022 each element of a vector.
8023
8024 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8026
8027 Syntax:
8028 """""""
8029
8030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8031 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8032 targets support all bit widths or vector types, however.
8033
8034 ::
8035
8036       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8037       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8038       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8039       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8040       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8041       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8042
8043 Overview:
8044 """""""""
8045
8046 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8047 leading zeros in a variable.
8048
8049 Arguments:
8050 """"""""""
8051
8052 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8053 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8054 type must match the first argument type.
8055
8056 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8057 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8058 defined result. Historically some architectures did not provide a
8059 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8060 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8061
8062 Semantics:
8063 """"""""""
8064
8065 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8066 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8067 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8068 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8069 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8070
8071 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8073
8074 Syntax:
8075 """""""
8076
8077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8078 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8079 support all bit widths or vector types, however.
8080
8081 ::
8082
8083       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8084       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8085       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8086       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8087       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8088       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8089
8090 Overview:
8091 """""""""
8092
8093 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8094 trailing zeros.
8095
8096 Arguments:
8097 """"""""""
8098
8099 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8100 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8101 type must match the first argument type.
8102
8103 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8104 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8105 defined result. Historically some architectures did not provide a
8106 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8107 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8108
8109 Semantics:
8110 """"""""""
8111
8112 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8113 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8114 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8115 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8116 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8117
8118 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8119 -----------------------------------
8120
8121 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8122
8123 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8125
8126 Syntax:
8127 """""""
8128
8129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8130 on any integer bit width.
8131
8132 ::
8133
8134       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8135       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8136       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8137
8138 Overview:
8139 """""""""
8140
8141 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8142 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8143 occurred during the signed summation.
8144
8145 Arguments:
8146 """"""""""
8147
8148 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8149 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8150 bit width. The second element of the result structure must be of type
8151 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8152 addition.
8153
8154 Semantics:
8155 """"""""""
8156
8157 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8158 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8159 first element of which is the signed summation, and the second element
8160 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8161 overflow.
8162
8163 Examples:
8164 """""""""
8165
8166 .. code-block:: llvm
8167
8168       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8169       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8170       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8171       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8172
8173 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8175
8176 Syntax:
8177 """""""
8178
8179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8180 on any integer bit width.
8181
8182 ::
8183
8184       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8185       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8186       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8187
8188 Overview:
8189 """""""""
8190
8191 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8192 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8193 occurred during the unsigned summation.
8194
8195 Arguments:
8196 """"""""""
8197
8198 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8199 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8200 bit width. The second element of the result structure must be of type
8201 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8202 addition.
8203
8204 Semantics:
8205 """"""""""
8206
8207 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8208 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8209 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8210 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8211
8212 Examples:
8213 """""""""
8214
8215 .. code-block:: llvm
8216
8217       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8218       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8219       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8220       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8221
8222 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8224
8225 Syntax:
8226 """""""
8227
8228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8229 on any integer bit width.
8230
8231 ::
8232
8233       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8234       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8235       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8236
8237 Overview:
8238 """""""""
8239
8240 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8241 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8242 overflow occurred during the signed subtraction.
8243
8244 Arguments:
8245 """"""""""
8246
8247 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8248 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8249 bit width. The second element of the result structure must be of type
8250 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8251 subtraction.
8252
8253 Semantics:
8254 """"""""""
8255
8256 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8257 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8258 first element of which is the subtraction, and the second element of
8259 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8260 overflow.
8261
8262 Examples:
8263 """""""""
8264
8265 .. code-block:: llvm
8266
8267       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8268       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8269       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8270       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8271
8272 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8274
8275 Syntax:
8276 """""""
8277
8278 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8279 on any integer bit width.
8280
8281 ::
8282
8283       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8284       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8285       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8291 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8292 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8293
8294 Arguments:
8295 """"""""""
8296
8297 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8298 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8299 bit width. The second element of the result structure must be of type
8300 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8301 subtraction.
8302
8303 Semantics:
8304 """"""""""
8305
8306 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8307 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8308 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8309 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8310 overflow.
8311
8312 Examples:
8313 """""""""
8314
8315 .. code-block:: llvm
8316
8317       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8318       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8319       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8320       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8321
8322 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8324
8325 Syntax:
8326 """""""
8327
8328 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8329 on any integer bit width.
8330
8331 ::
8332
8333       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8334       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8335       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8336
8337 Overview:
8338 """""""""
8339
8340 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8341 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8342 overflow occurred during the signed multiplication.
8343
8344 Arguments:
8345 """"""""""
8346
8347 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8348 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8349 bit width. The second element of the result structure must be of type
8350 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8351 multiplication.
8352
8353 Semantics:
8354 """"""""""
8355
8356 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8357 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8358 the first element of which is the multiplication, and the second element
8359 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8360 overflow.
8361
8362 Examples:
8363 """""""""
8364
8365 .. code-block:: llvm
8366
8367       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8368       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8369       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8370       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8371
8372 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8374
8375 Syntax:
8376 """""""
8377
8378 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8379 on any integer bit width.
8380
8381 ::
8382
8383       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8384       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8385       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8386
8387 Overview:
8388 """""""""
8389
8390 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8391 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8392 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8393
8394 Arguments:
8395 """"""""""
8396
8397 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8398 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8399 bit width. The second element of the result structure must be of type
8400 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8401 multiplication.
8402
8403 Semantics:
8404 """"""""""
8405
8406 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8407 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8408 the first element of which is the multiplication, and the second
8409 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8410 resulted in an overflow.
8411
8412 Examples:
8413 """""""""
8414
8415 .. code-block:: llvm
8416
8417       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8418       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8419       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8420       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8421
8422 Specialised Arithmetic Intrinsics
8423 ---------------------------------
8424
8425 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8427
8428 Syntax:
8429 """""""
8430
8431 ::
8432
8433       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8434       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8435
8436 Overview:
8437 """""""""
8438
8439 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8440 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8441 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8442 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8443 and add instructions.
8444
8445 Arguments:
8446 """"""""""
8447
8448 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8449 multiplicands, a and b, and an addend c.
8450
8451 Semantics:
8452 """"""""""
8453
8454 The expression:
8455
8456 ::
8457
8458       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8459
8460 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8461 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8462 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8463 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8464 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8465 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8466
8467 Examples:
8468 """""""""
8469
8470 .. code-block:: llvm
8471
8472       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8473
8474 Half Precision Floating Point Intrinsics
8475 ----------------------------------------
8476
8477 For most target platforms, half precision floating point is a
8478 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8479 but does not support computation in the format.
8480
8481 This means that code must first load the half-precision floating point
8482 value as an i16, then convert it to float with
8483 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8484 then be performed on the float value (including extending to double
8485 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8486 if needed, then converted to i16 with
8487 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8488 i16 value.
8489
8490 .. _int_convert_to_fp16:
8491
8492 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8494
8495 Syntax:
8496 """""""
8497
8498 ::
8499
8500       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8501
8502 Overview:
8503 """""""""
8504
8505 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8506 from single precision floating point format to half precision floating
8507 point format.
8508
8509 Arguments:
8510 """"""""""
8511
8512 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8513 converted.
8514
8515 Semantics:
8516 """"""""""
8517
8518 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8519 from single precision floating point format to half precision floating
8520 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8521 converted number.
8522
8523 Examples:
8524 """""""""
8525
8526 .. code-block:: llvm
8527
8528       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8529       store i16 %res, i16* @x, align 2
8530
8531 .. _int_convert_from_fp16:
8532
8533 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 ::
8540
8541       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8542
8543 Overview:
8544 """""""""
8545
8546 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8547 conversion from half precision floating point format to single precision
8548 floating point format.
8549
8550 Arguments:
8551 """"""""""
8552
8553 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8554 converted.
8555
8556 Semantics:
8557 """"""""""
8558
8559 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8560 conversion from half single precision floating point format to single
8561 precision floating point format. The input half-float value is
8562 represented by an ``i16`` value.
8563
8564 Examples:
8565 """""""""
8566
8567 .. code-block:: llvm
8568
8569       %a = load i16* @x, align 2
8570       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8571
8572 Debugger Intrinsics
8573 -------------------
8574
8575 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8576 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8577 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8578 document.
8579
8580 Exception Handling Intrinsics
8581 -----------------------------
8582
8583 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8584 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8585 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8586
8587 .. _int_trampoline:
8588
8589 Trampoline Intrinsics
8590 ---------------------
8591
8592 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8593 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8594 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8595 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8596 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8597 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8598 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8599 extension.
8600
8601 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8602 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8603 It can be created as follows:
8604
8605 .. code-block:: llvm
8606
8607       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8608       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8609       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8610       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8611       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8612
8613 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8614 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8615
8616 .. _int_it:
8617
8618 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8620
8621 Syntax:
8622 """""""
8623
8624 ::
8625
8626       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8627
8628 Overview:
8629 """""""""
8630
8631 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8632 turning it into a trampoline.
8633
8634 Arguments:
8635 """"""""""
8636
8637 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8638 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8639 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8640 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8641 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8642 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8643 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8644 bitcast to an ``i8*``.
8645
8646 Semantics:
8647 """"""""""
8648
8649 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8650 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8651 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8652 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8653 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8654 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8655 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8656 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8657 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8658 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8659 modified, then the effect of any later call to the returned function
8660 pointer is undefined.
8661
8662 .. _int_at:
8663
8664 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8666
8667 Syntax:
8668 """""""
8669
8670 ::
8671
8672       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8673
8674 Overview:
8675 """""""""
8676
8677 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8678 a trampoline (passed as ``tramp``).
8679
8680 Arguments:
8681 """"""""""
8682
8683 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8684 code filled in by a previous call to
8685 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8686
8687 Semantics:
8688 """"""""""
8689
8690 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8691 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8692 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8693 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8694 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8695
8696 Memory Use Markers
8697 ------------------
8698
8699 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8700 memory objects and ranges where variables are immutable.
8701
8702 .. _int_lifestart:
8703
8704 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8706
8707 Syntax:
8708 """""""
8709
8710 ::
8711
8712       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8713
8714 Overview:
8715 """""""""
8716
8717 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8718 object's lifetime.
8719
8720 Arguments:
8721 """"""""""
8722
8723 The first argument is a constant integer representing the size of the
8724 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8725 to the object.
8726
8727 Semantics:
8728 """"""""""
8729
8730 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8731 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8732 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8733 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8734
8735 .. _int_lifeend:
8736
8737 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8739
8740 Syntax:
8741 """""""
8742
8743 ::
8744
8745       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8746
8747 Overview:
8748 """""""""
8749
8750 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8751 object's lifetime.
8752
8753 Arguments:
8754 """"""""""
8755
8756 The first argument is a constant integer representing the size of the
8757 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8758 to the object.
8759
8760 Semantics:
8761 """"""""""
8762
8763 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8764 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8765 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8766 object following this intrinsic may be removed as dead.
8767
8768 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8770
8771 Syntax:
8772 """""""
8773
8774 ::
8775
8776       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8777
8778 Overview:
8779 """""""""
8780
8781 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8782 a memory object will not change.
8783
8784 Arguments:
8785 """"""""""
8786
8787 The first argument is a constant integer representing the size of the
8788 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8789 to the object.
8790
8791 Semantics:
8792 """"""""""
8793
8794 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8795 the return value, the referenced memory location is constant and
8796 unchanging.
8797
8798 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8800
8801 Syntax:
8802 """""""
8803
8804 ::
8805
8806       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8807
8808 Overview:
8809 """""""""
8810
8811 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8812 memory object are mutable.
8813
8814 Arguments:
8815 """"""""""
8816
8817 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8818 The second argument is a constant integer representing the size of the
8819 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8820 pointer to the object.
8821
8822 Semantics:
8823 """"""""""
8824
8825 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8826
8827 General Intrinsics
8828 ------------------
8829
8830 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8831 purpose.
8832
8833 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8835
8836 Syntax:
8837 """""""
8838
8839 ::
8840
8841       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8842
8843 Overview:
8844 """""""""
8845
8846 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8847
8848 Arguments:
8849 """"""""""
8850
8851 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8852 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8853 source file name, and the last argument is the line number.
8854
8855 Semantics:
8856 """"""""""
8857
8858 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8859 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8860 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8861 ignored by code generation and optimization.
8862
8863 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8865
8866 Syntax:
8867 """""""
8868
8869 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8870 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8871 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8872 '``0``'.
8873
8874 ::
8875
8876       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8877       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8878       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8879       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8880       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8881
8882 Overview:
8883 """""""""
8884
8885 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8886
8887 Arguments:
8888 """"""""""
8889
8890 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8891 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8892 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8893 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8894
8895 Semantics:
8896 """"""""""
8897
8898 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8899 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8900 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8901 generation and optimization.
8902
8903 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8905
8906 Syntax:
8907 """""""
8908
8909 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8910 any integer bit width.
8911
8912 ::
8913
8914       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8915       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8916       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8917       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8918       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8919
8920 Overview:
8921 """""""""
8922
8923 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8924
8925 Arguments:
8926 """"""""""
8927
8928 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8929 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8930 global string which is the source file name, and the last argument is
8931 the line number. It returns the value of the first argument.
8932
8933 Semantics:
8934 """"""""""
8935
8936 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8937 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8938 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8939 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8940
8941 '``llvm.trap``' Intrinsic
8942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8943
8944 Syntax:
8945 """""""
8946
8947 ::
8948
8949       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8950
8951 Overview:
8952 """""""""
8953
8954 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8955
8956 Arguments:
8957 """"""""""
8958
8959 None.
8960
8961 Semantics:
8962 """"""""""
8963
8964 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8965 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8966 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8967
8968 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8970
8971 Syntax:
8972 """""""
8973
8974 ::
8975
8976       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8977
8978 Overview:
8979 """""""""
8980
8981 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8982
8983 Arguments:
8984 """"""""""
8985
8986 None.
8987
8988 Semantics:
8989 """"""""""
8990
8991 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8992 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8993 debugger.
8994
8995 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8997
8998 Syntax:
8999 """""""
9000
9001 ::
9002
9003       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9004
9005 Overview:
9006 """""""""
9007
9008 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9009 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9010 is placed on the stack before local variables.
9011
9012 Arguments:
9013 """"""""""
9014
9015 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9016 The first argument is the value loaded from the stack guard
9017 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9018 enough space to hold the value of the guard.
9019
9020 Semantics:
9021 """"""""""
9022
9023 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9024 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9025 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9026 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9027 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9028 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9029 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9030
9031 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9033
9034 Syntax:
9035 """""""
9036
9037 ::
9038
9039       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9040
9041 Overview:
9042 """""""""
9043
9044 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9045 created stack protector and if they are not equal calls the
9046 ``__stack_chk_fail()`` function.
9047
9048 Arguments:
9049 """"""""""
9050
9051 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9052 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9053
9054 Semantics:
9055 """"""""""
9056
9057 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9058 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9059 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9060
9061 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9062 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9063 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9064 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9065 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9066 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9067 codegen after the tail call decision has occurred.
9068
9069 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9071
9072 Syntax:
9073 """""""
9074
9075 ::
9076
9077       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9078       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9079
9080 Overview:
9081 """""""""
9082
9083 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9084 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9085 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9086 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9087 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9088 other object.
9089
9090 Arguments:
9091 """"""""""
9092
9093 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9094 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9095 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9096 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9097 only accepts constants.
9098
9099 Semantics:
9100 """"""""""
9101
9102 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9103 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9104 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9105 on the ``min`` argument).
9106
9107 '``llvm.expect``' Intrinsic
9108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9109
9110 Syntax:
9111 """""""
9112
9113 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9114 integer bit width.
9115
9116 ::
9117
9118       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9119       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9120       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9121
9122 Overview:
9123 """""""""
9124
9125 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9126 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9127
9128 Arguments:
9129 """"""""""
9130
9131 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9132 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9133 constant value, variables are not allowed.
9134
9135 Semantics:
9136 """"""""""
9137
9138 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9139
9140 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9142
9143 Syntax:
9144 """""""
9145
9146 ::
9147
9148       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9149
9150 Overview:
9151 """""""""
9152
9153 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9154 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9155
9156 Arguments:
9157 """"""""""
9158
9159 None.
9160
9161 Semantics:
9162 """"""""""
9163
9164 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9165 by codegen.
9166
9167 Stack Map Intrinsics
9168 --------------------
9169
9170 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9171 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9172 are described in :doc:`StackMaps`.