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