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