[ValueTracking] Extend range metadata to call/invoke
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _dllstorageclass:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 .. _tls_model:
468
469 Thread Local Storage Models
470 ---------------------------
471
472 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
473 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
474 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
475 TLS model may be specified:
476
477 ``localdynamic``
478     For variables that are only used within the current shared library.
479 ``initialexec``
480     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
481 ``localexec``
482     For variables defined in the executable and only used within it.
483
484 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
485
486 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
487 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
488 more information on under which circumstances the different models may
489 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
490 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
491
492 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
493 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
494
495 .. _namedtypes:
496
497 Structure Types
498 ---------------
499
500 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
501 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
502 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
503 to forward declare a type which is not yet available.
504
505 An example of a identified structure specification is:
506
507 .. code-block:: llvm
508
509     %mytype = type { %mytype*, i32 }
510
511 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
512 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
513
514 .. _globalvars:
515
516 Global Variables
517 ----------------
518
519 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
520 instead of run-time.
521
522 Global variables definitions must be initialized.
523
524 Global variables in other translation units can also be declared, in which
525 case they don't have an initializer.
526
527 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
528 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
529
530 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
531 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
532 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
533 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
534 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
535 variable.
536
537 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
538 constant, even if the final definition of the global is not. This
539 capability can be used to enable slightly better optimization of the
540 program, but requires the language definition to guarantee that
541 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
542 units that do not include the definition.
543
544 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
545 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
546 always define a pointer to their "content" type because they describe a
547 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
548 pointers.
549
550 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
551 that the address is not significant, only the content. Constants marked
552 like this can be merged with other constants if they have the same
553 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
554 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
555 whose address is significant.
556
557 A global variable may be declared to reside in a target-specific
558 numbered address space. For targets that support them, address spaces
559 may affect how optimizations are performed and/or what target
560 instructions are used to access the variable. The default address space
561 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
562
563 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
564 target supports it, it will emit globals to the section specified.
565
566 By default, global initializers are optimized by assuming that global
567 variables defined within the module are not modified from their
568 initial values before the start of the global initializer.  This is
569 true even for variables potentially accessible from outside the
570 module, including those with external linkage or appearing in
571 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
572 by marking the variable with ``externally_initialized``.
573
574 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
575 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
576 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
577 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
578 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
579 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
580 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
581 assume that the globals are densely packed in their section and try to
582 iterate over them as an array, alignment padding would break this
583 iteration.
584
585 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
586
587 Variables and aliasaes can have a
588 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
589
590 Syntax::
591
592     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
593                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
594                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
595                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
596
597 For example, the following defines a global in a numbered address space
598 with an initializer, section, and alignment:
599
600 .. code-block:: llvm
601
602     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
603
604 The following example just declares a global variable
605
606 .. code-block:: llvm
607
608    @G = external global i32
609
610 The following example defines a thread-local global with the
611 ``initialexec`` TLS model:
612
613 .. code-block:: llvm
614
615     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
616
617 .. _functionstructure:
618
619 Functions
620 ---------
621
622 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
623 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
624 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
625 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
626 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
627 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
628 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
629 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
630 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
631 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
632 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
633
634 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
635 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
636 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
637 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
638 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
639 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
640 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
641 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
642
643 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
644 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
645 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
646 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
647 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
648 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
649 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
650 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
651 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
652
653 The first basic block in a function is special in two ways: it is
654 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
655 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
656 the entry block of a function). Because the block can have no
657 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
658
659 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
660 target supports it, it will emit functions to the section specified.
661
662 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
663 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
664 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
665 is specified, the function is forced to have at least that much
666 alignment. All alignments must be a power of 2.
667
668 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
669 be significant and two identical functions can be merged.
670
671 Syntax::
672
673     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
674            [cconv] [ret attrs]
675            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
676            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
677            [gc] [prefix Constant] { ... }
678
679 .. _langref_aliases:
680
681 Aliases
682 -------
683
684 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
685 are just a new symbol and metadata for an existing position.
686
687 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
688 constant expression.
689
690 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
691 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
692 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
693
694 Syntax::
695
696     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
697
698 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
699 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
700 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
701
702 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
703 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
704 to the same content.
705
706 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
707 some can only be checked when producing an object file:
708
709 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
710   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
711
712 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
713   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
714   object file.
715
716 * No global value in the expression can be a declaration, since that
717   would require a relocation, which is not possible.
718
719 .. _namedmetadatastructure:
720
721 Named Metadata
722 --------------
723
724 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
725 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
726 operands for a named metadata.
727
728 Syntax::
729
730     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
731     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
732     !1 = metadata !{metadata !"one"}
733     !2 = metadata !{metadata !"two"}
734     ; A named metadata.
735     !name = !{!0, !1, !2}
736
737 .. _paramattrs:
738
739 Parameter Attributes
740 --------------------
741
742 The return type and each parameter of a function type may have a set of
743 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
744 used to communicate additional information about the result or
745 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
746 of the function, not of the function type, so functions with different
747 parameter attributes can have the same function type.
748
749 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
750 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
751 For example:
752
753 .. code-block:: llvm
754
755     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
756     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
757     declare signext i8 @returns_signed_char()
758
759 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
760 ``readonly``) come immediately after the argument list.
761
762 Currently, only the following parameter attributes are defined:
763
764 ``zeroext``
765     This indicates to the code generator that the parameter or return
766     value should be zero-extended to the extent required by the target's
767     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
768     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
769 ``signext``
770     This indicates to the code generator that the parameter or return
771     value should be sign-extended to the extent required by the target's
772     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
773     the callee (for a return value).
774 ``inreg``
775     This indicates that this parameter or return value should be treated
776     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
777     a function call or return (usually, by putting it in a register as
778     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
779     two different kinds of registers). Use of this attribute is
780     target-specific.
781 ``byval``
782     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
783     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
784     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
785     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
786     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
787     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
788     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
789     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
790     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
791     values.
792
793     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
794     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
795     form and the known alignment of the pointer specified to the call
796     site. If the alignment is not specified, then the code generator
797     makes a target-specific assumption.
798
799 .. _attr_inalloca:
800
801 ``inalloca``
802
803     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
804     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
805     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
806     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
807     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
808     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
809
810     An argument allocation may be used by a call at most once because
811     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
812     used in conjunction with other attributes that affect argument
813     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
814     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
815     large aggregate return values, which means that frontend authors
816     must lower them with ``sret`` pointers.
817
818     When the call site is reached, the argument allocation must have
819     been the most recent stack allocation that is still live, or the
820     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
821     space after an argument allocation and before its call site, but it
822     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
823     <int_stackrestore>`.
824
825     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
826     attribute.
827
828 ``sret``
829     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
830     structure that is the return value of the function in the source
831     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
832     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
833     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
834     the first parameter. This is not a valid attribute for return
835     values.
836
837 .. _noalias:
838
839 ``noalias``
840     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
841     the argument or return value do not alias pointer values which are
842     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
843     call to the parent function, dependencies between memory references
844     from before or after the call and from those during the call are
845     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
846     value used in that call. The caller shares the responsibility with
847     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
848     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
849     analysis <Must, May, or No>`.
850
851     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
852     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
853     though it is slightly weaker.
854
855     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
856     while LLVM's ``noalias`` is.
857 ``nocapture``
858     This indicates that the callee does not make any copies of the
859     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
860     attribute for return values.
861
862 .. _nest:
863
864 ``nest``
865     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
866     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
867     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
868
869 ``returned``
870     This indicates that the function always returns the argument as its return
871     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
872     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
873     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
874     the callee. The parameter and the function return type must be valid
875     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
876     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
877
878 ``nonnull``
879     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
880     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
881     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
882     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
883     is non-null.
884
885 .. _gc:
886
887 Garbage Collector Names
888 -----------------------
889
890 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
891 string:
892
893 .. code-block:: llvm
894
895     define void @f() gc "name" { ... }
896
897 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
898 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
899 support the named garbage collection algorithm.
900
901 .. _prefixdata:
902
903 Prefix Data
904 -----------
905
906 Prefix data is data associated with a function which the code generator
907 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
908 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
909 specific functions and make it available through the function pointer while
910 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
911 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
912 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
913 of the prefix data.
914
915 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
916 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
917 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
918 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
919 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
920 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
921 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
922 makes the format of the prefix data highly target dependent.
923
924 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
925 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
926 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
927 of the prefix data.
928
929 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
930 which encodes the ``nop`` instruction:
931
932 .. code-block:: llvm
933
934     define void @f() prefix i8 144 { ... }
935
936 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
937 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
938 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
939
940 .. code-block:: llvm
941
942     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
943
944     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
945
946 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
947 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
948 optimizers but will not be emitted in the object file.
949
950 .. _attrgrp:
951
952 Attribute Groups
953 ----------------
954
955 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
956 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
957 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
958 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
959 group will capture the important command line flags used to build that file.
960
961 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
962 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
963 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
964 different groups are merged.
965
966 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
967 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
968
969 .. code-block:: llvm
970
971    ; Target-independent attributes:
972    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
973
974    ; Target-dependent attributes:
975    attributes #1 = { "no-sse" }
976
977    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
978    define void @f() #0 #1 { ... }
979
980 .. _fnattrs:
981
982 Function Attributes
983 -------------------
984
985 Function attributes are set to communicate additional information about
986 a function. Function attributes are considered to be part of the
987 function, not of the function type, so functions with different function
988 attributes can have the same function type.
989
990 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
991 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
992 example:
993
994 .. code-block:: llvm
995
996     define void @f() noinline { ... }
997     define void @f() alwaysinline { ... }
998     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
999     define void @f() optsize { ... }
1000
1001 ``alignstack(<n>)``
1002     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1003     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1004     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1005     parentheses.
1006 ``alwaysinline``
1007     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1008     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1009     inlining size threshold for this caller.
1010 ``builtin``
1011     This indicates that the callee function at a call site should be
1012     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1013     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1014     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1015     attribute.
1016 ``cold``
1017     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1018     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1019     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1020     weight.
1021 ``inlinehint``
1022     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1023     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1024     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1025     inliner.
1026 ``jumptable``
1027     This attribute indicates that the function should be added to a
1028     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1029     references to this function should be replaced with a reference to the
1030     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1031     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1032     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1033     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1034 ``minsize``
1035     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1036     passes make choices that keep the code size of this function as small
1037     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1038     performance in order to minimize the size of the generated code.
1039 ``naked``
1040     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1041     function. This can have very system-specific consequences.
1042 ``nobuiltin``
1043     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1044     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1045     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1046     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1047     and on function declarations and definitions.
1048 ``noduplicate``
1049     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1050     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1051     within its parent function, but may not be duplicated within
1052     its parent function.
1053
1054     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1055     be an inlining candidate, provided that the call is not
1056     duplicated by inlining. That implies that the function has
1057     internal linkage and only has one call site, so the original
1058     call is dead after inlining.
1059 ``noimplicitfloat``
1060     This attributes disables implicit floating point instructions.
1061 ``noinline``
1062     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1063     function in any situation. This attribute may not be used together
1064     with the ``alwaysinline`` attribute.
1065 ``nonlazybind``
1066     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1067     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1068     startup time if the function is not called during program startup.
1069 ``noredzone``
1070     This attribute indicates that the code generator should not use a
1071     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1072 ``noreturn``
1073     This function attribute indicates that the function never returns
1074     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1075     function ever does dynamically return.
1076 ``nounwind``
1077     This function attribute indicates that the function never returns
1078     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1079     unwind, its runtime behavior is undefined.
1080 ``optnone``
1081     This function attribute indicates that the function is not optimized
1082     by any optimization or code generator passes with the
1083     exception of interprocedural optimization passes.
1084     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1085     attribute; this attribute is also incompatible
1086     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1087
1088     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1089     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1090     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1091     candidates for inlining into the body of this function.
1092 ``optsize``
1093     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1094     passes make choices that keep the code size of this function low,
1095     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1096     long as they do not significantly impact runtime performance.
1097 ``readnone``
1098     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1099     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1100     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1101     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1102     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1103     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1104     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1105     the ``C++`` exception throwing methods.
1106
1107     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1108     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1109     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1110 ``readonly``
1111     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1112     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1113     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1114     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1115     state that may be set in the caller. A readonly function always
1116     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1117     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1118     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1119     methods.
1120
1121     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1122     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1123     the pointer points to.
1124 ``returns_twice``
1125     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1126     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1127     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1128     functions.
1129 ``sanitize_address``
1130     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1131     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1132 ``sanitize_memory``
1133     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1134     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1135 ``sanitize_thread``
1136     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1137     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1138 ``ssp``
1139     This attribute indicates that the function should emit a stack
1140     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1141     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1142     return from the function to see if it has been overwritten. A
1143     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1144     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1145
1146     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1147     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1148     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1149       ``ssp-buffer-size``.
1150
1151     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1152     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1153
1154     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1155     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1156     function will have an ``ssp`` attribute.
1157 ``sspreq``
1158     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1159     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1160     attribute.
1161
1162     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1163     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1164     The specific layout rules are:
1165
1166     #. Large arrays and structures containing large arrays
1167        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1168     #. Small arrays and structures containing small arrays
1169        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1170     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1171        protector.
1172
1173     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1174     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1175     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1176     an ``sspreq`` attribute.
1177 ``sspstrong``
1178     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1179     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1180     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1181     will enable protectors for functions with:
1182
1183     - Arrays of any size and type
1184     - Aggregates containing an array of any size and type.
1185     - Calls to alloca().
1186     - Local variables that have had their address taken.
1187
1188     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1189     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1190     The specific layout rules are:
1191
1192     #. Large arrays and structures containing large arrays
1193        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1194     #. Small arrays and structures containing small arrays
1195        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1196     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1197        protector.
1198
1199     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1200
1201     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1202     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1203     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1204 ``uwtable``
1205     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1206     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1207     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1208     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1209     units.
1210
1211 .. _moduleasm:
1212
1213 Module-Level Inline Assembly
1214 ----------------------------
1215
1216 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1217 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1218 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1219 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1220
1221 .. code-block:: llvm
1222
1223     module asm "inline asm code goes here"
1224     module asm "more can go here"
1225
1226 The strings can contain any character by escaping non-printable
1227 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1228 two digit hex code for the number.
1229
1230 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1231 assembly code is generated.
1232
1233 .. _langref_datalayout:
1234
1235 Data Layout
1236 -----------
1237
1238 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1239 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1240 simply:
1241
1242 .. code-block:: llvm
1243
1244     target datalayout = "layout specification"
1245
1246 The *layout specification* consists of a list of specifications
1247 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1248 with a letter and may include other information after the letter to
1249 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1250 as follows:
1251
1252 ``E``
1253     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1254     the bits with the most significance have the lowest address
1255     location.
1256 ``e``
1257     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1258     is, the bits with the least significance have the lowest address
1259     location.
1260 ``S<size>``
1261     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1262     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1263     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1264     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1265     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1266     alignment promotions.
1267 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1268     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1269     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1270     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1271     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1272     in the range [1,2^23).
1273 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1274     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1275     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1276 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1277     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1278     ``<size>``.
1279 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1280     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1281     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1282     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1283     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1284     targets.
1285 ``a:<abi>:<pref>``
1286     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1287 ``m:<mangling>``
1288     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1289     options are
1290
1291     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1292     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1293     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1294       symbols get a ``_`` prefix.
1295     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1296       functions also get a suffix based on the frame size.
1297 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1298     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1299     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1300     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1301     this set are considered to support most general arithmetic operations
1302     efficiently.
1303
1304 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1305 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1306 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1307
1308 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1309 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1310 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1311 specifications are given in this list:
1312
1313 -  ``E`` - big endian
1314 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1315 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1316    same as the default address space.
1317 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1318 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1319 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1320 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1321 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1322 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1323    alignment of 64-bits
1324 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1325 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1326 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1327 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1328 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1329 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1330 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1331
1332 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1333 following rules:
1334
1335 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1336    that specification is used.
1337 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1338    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1339    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1340    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1341    given the default specifications above, the i7 type will use the
1342    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1343    alignment of i64 (largest specified).
1344 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1345    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1346    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1347    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1348
1349 The function of the data layout string may not be what you expect.
1350 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1351 the code generator should use.
1352
1353 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1354 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1355 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1356 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1357 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1358 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1359 that require precise layout information, but this also prevents those
1360 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1361
1362 .. _langref_triple:
1363
1364 Target Triple
1365 -------------
1366
1367 A module may specify a target triple string that describes the target
1368 host. The syntax for the target triple is simply:
1369
1370 .. code-block:: llvm
1371
1372     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1373
1374 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1375 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1376
1377 ::
1378
1379     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1380     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1381
1382 This information is passed along to the backend so that it generates
1383 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1384 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1385
1386 .. _pointeraliasing:
1387
1388 Pointer Aliasing Rules
1389 ----------------------
1390
1391 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1392 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1393 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1394 to the following rules:
1395
1396 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1397    value it is *based* on.
1398 -  An address of a global variable is associated with the address range
1399    of the variable's storage.
1400 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1401    address range of the allocated storage.
1402 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1403    address.
1404 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1405    a function not defined within LLVM may be associated with address
1406    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1407    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1408    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1409
1410 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1411 following rules:
1412
1413 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1414    on the first operand of the ``getelementptr``.
1415 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1416    ``bitcast``.
1417 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1418    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1419    the pointer's value.
1420 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1421
1422 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1423 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1424
1425 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1426 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1427 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1428 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1429 alignment of the store.
1430
1431 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1432 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1433 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1434 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1435 alias analysis.
1436
1437 .. _volatile:
1438
1439 Volatile Memory Accesses
1440 ------------------------
1441
1442 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1443 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1444 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1445 volatile operations or change their order of execution relative to other
1446 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1447 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1448 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1449
1450 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1451 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1452 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1453 target-legal volatile load/store instructions.
1454
1455 .. admonition:: Rationale
1456
1457  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1458  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1459  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1460  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1461  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1462  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1463  do not violate the frontend's contract with the language.
1464
1465 .. _memmodel:
1466
1467 Memory Model for Concurrent Operations
1468 --------------------------------------
1469
1470 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1471 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1472 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1473 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1474
1475 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1476
1477 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1478 that
1479
1480 -  Is a superset of single-thread program order, and
1481 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1482    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1483    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1484    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1485    Constraints <ordering>`).
1486
1487 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1488 between a thread and signals executing inside that thread.
1489
1490 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1491 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1492 (defined) write operations (store instructions, atomic
1493 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1494 section, initialized globals are considered to have a write of the
1495 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1496 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1497 may see any write to the same byte, except:
1498
1499 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1500    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1501    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1502 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1503    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1504
1505 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1506
1507 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1508    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1509    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1510    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1511    synchronization.)
1512 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1513    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1514 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1515    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1516 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1517    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1518    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1519    constraints on how the choice is made.
1520 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1521
1522 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1523 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1524 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1525 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1526 than one instruction to read the series of bytes.
1527
1528 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1529 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1530 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1531 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1532 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1533 from an address, introducing a store can change a load that may see
1534 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1535
1536 .. _ordering:
1537
1538 Atomic Memory Ordering Constraints
1539 ----------------------------------
1540
1541 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1542 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1543 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1544 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1545 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1546 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1547 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1548 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1549 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1550 differently since they don't take an address. See that instruction's
1551 documentation for details.
1552
1553 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1554 :doc:`Atomics`.
1555
1556 ``unordered``
1557     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1558     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1559     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1560     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1561     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1562     to make them atomic in any interesting way.
1563 ``monotonic``
1564     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1565     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1566     address. All modification orders must be compatible with the
1567     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1568     orders can be combined to a global total order for the whole program
1569     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1570     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1571     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1572     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1573     happens before another atomic read of the same address, the later
1574     read must see the same value or a later value in the address's
1575     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1576     stronger) operations on the same address. If an address is written
1577     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1578     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1579     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1580     ``memory_order_relaxed``.
1581 ``acquire``
1582     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1583     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1584     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1585 ``release``
1586     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1587     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1588     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1589     complete description; see the C++0x definition of a release
1590     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1591     ``memory_order_release``.
1592 ``acq_rel`` (acquire+release)
1593     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1594     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1595 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1596     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1597     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1598     writes), there is a global total order on all
1599     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1600     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1601     modification orders of all the affected addresses. Each
1602     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1603     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1604     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1605
1606 .. _singlethread:
1607
1608 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1609 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1610 other operations running in the same thread (for example, in signal
1611 handlers).
1612
1613 .. _fastmath:
1614
1615 Fast-Math Flags
1616 ---------------
1617
1618 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1619 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1620 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1621 otherwise unsafe floating point operations
1622
1623 ``nnan``
1624    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1625    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1626    NaNs, but the value of the result is undefined.
1627
1628 ``ninf``
1629    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1630    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1631    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1632
1633 ``nsz``
1634    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1635    argument or result as insignificant.
1636
1637 ``arcp``
1638    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1639    argument rather than perform division.
1640
1641 ``fast``
1642    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1643    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1644    flag implies all the others.
1645
1646 .. _typesystem:
1647
1648 Type System
1649 ===========
1650
1651 The LLVM type system is one of the most important features of the
1652 intermediate representation. Being typed enables a number of
1653 optimizations to be performed on the intermediate representation
1654 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1655 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1656 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1657 not feasible to perform on normal three address code representations.
1658
1659 .. _t_void:
1660
1661 Void Type
1662 ---------
1663
1664 :Overview:
1665
1666
1667 The void type does not represent any value and has no size.
1668
1669 :Syntax:
1670
1671
1672 ::
1673
1674       void
1675
1676
1677 .. _t_function:
1678
1679 Function Type
1680 -------------
1681
1682 :Overview:
1683
1684
1685 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1686 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1687 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1688 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1689
1690 :Syntax:
1691
1692 ::
1693
1694       <returntype> (<parameter list>)
1695
1696 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1697 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1698 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1699 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1700 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1701 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1702
1703 :Examples:
1704
1705 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1706 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1707 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1708 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1709 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1710 | ``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. |
1711 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1712 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1713 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1714
1715 .. _t_firstclass:
1716
1717 First Class Types
1718 -----------------
1719
1720 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1721 Values of these types are the only ones which can be produced by
1722 instructions.
1723
1724 .. _t_single_value:
1725
1726 Single Value Types
1727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1728
1729 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1730
1731 .. _t_integer:
1732
1733 Integer Type
1734 """"""""""""
1735
1736 :Overview:
1737
1738 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1739 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1740 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1741
1742 :Syntax:
1743
1744 ::
1745
1746       iN
1747
1748 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1749 value.
1750
1751 Examples:
1752 *********
1753
1754 +----------------+------------------------------------------------+
1755 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1756 +----------------+------------------------------------------------+
1757 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1758 +----------------+------------------------------------------------+
1759 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1760 +----------------+------------------------------------------------+
1761
1762 .. _t_floating:
1763
1764 Floating Point Types
1765 """"""""""""""""""""
1766
1767 .. list-table::
1768    :header-rows: 1
1769
1770    * - Type
1771      - Description
1772
1773    * - ``half``
1774      - 16-bit floating point value
1775
1776    * - ``float``
1777      - 32-bit floating point value
1778
1779    * - ``double``
1780      - 64-bit floating point value
1781
1782    * - ``fp128``
1783      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1784
1785    * - ``x86_fp80``
1786      -  80-bit floating point value (X87)
1787
1788    * - ``ppc_fp128``
1789      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1790
1791 X86_mmx Type
1792 """"""""""""
1793
1794 :Overview:
1795
1796 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1797 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1798 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1799 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1800 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1801 of this type.
1802
1803 :Syntax:
1804
1805 ::
1806
1807       x86_mmx
1808
1809
1810 .. _t_pointer:
1811
1812 Pointer Type
1813 """"""""""""
1814
1815 :Overview:
1816
1817 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1818 commonly used to reference objects in memory.
1819
1820 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1821 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1822 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1823 are target-specific.
1824
1825 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1826 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1827
1828 :Syntax:
1829
1830 ::
1831
1832       <type> *
1833
1834 :Examples:
1835
1836 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1837 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1838 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1839 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1840 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1841 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1842 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1843
1844 .. _t_vector:
1845
1846 Vector Type
1847 """""""""""
1848
1849 :Overview:
1850
1851 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1852 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1853 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1854 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1855 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1856
1857 :Syntax:
1858
1859 ::
1860
1861       < <# elements> x <elementtype> >
1862
1863 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1864 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1865 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1866
1867 :Examples:
1868
1869 +-------------------+--------------------------------------------------+
1870 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1871 +-------------------+--------------------------------------------------+
1872 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1873 +-------------------+--------------------------------------------------+
1874 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1875 +-------------------+--------------------------------------------------+
1876 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1877 +-------------------+--------------------------------------------------+
1878
1879 .. _t_label:
1880
1881 Label Type
1882 ^^^^^^^^^^
1883
1884 :Overview:
1885
1886 The label type represents code labels.
1887
1888 :Syntax:
1889
1890 ::
1891
1892       label
1893
1894 .. _t_metadata:
1895
1896 Metadata Type
1897 ^^^^^^^^^^^^^
1898
1899 :Overview:
1900
1901 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1902 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1903
1904 :Syntax:
1905
1906 ::
1907
1908       metadata
1909
1910 .. _t_aggregate:
1911
1912 Aggregate Types
1913 ^^^^^^^^^^^^^^^
1914
1915 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1916 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1917 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1918 aggregate types.
1919
1920 .. _t_array:
1921
1922 Array Type
1923 """"""""""
1924
1925 :Overview:
1926
1927 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1928 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1929 elements) and an underlying data type.
1930
1931 :Syntax:
1932
1933 ::
1934
1935       [<# elements> x <elementtype>]
1936
1937 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1938 be any type with a size.
1939
1940 :Examples:
1941
1942 +------------------+--------------------------------------+
1943 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1944 +------------------+--------------------------------------+
1945 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1946 +------------------+--------------------------------------+
1947 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1948 +------------------+--------------------------------------+
1949
1950 Here are some examples of multidimensional arrays:
1951
1952 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1953 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1954 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1955 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1956 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1957 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1958 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1959
1960 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1961 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1962 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1963 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1964 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1965 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1966 example.
1967
1968 .. _t_struct:
1969
1970 Structure Type
1971 """"""""""""""
1972
1973 :Overview:
1974
1975 The structure type is used to represent a collection of data members
1976 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1977 a size.
1978
1979 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1980 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1981 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1982 '``insertvalue``' instructions.
1983
1984 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1985 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1986 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1987 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1988 required to match what the underlying code generator expects.
1989
1990 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1991 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1992 identified types are always defined at the top level with a name.
1993 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1994 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1995 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1996
1997 :Syntax:
1998
1999 ::
2000
2001       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2002       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2003
2004 :Examples:
2005
2006 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2007 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2008 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2009 | ``{ 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``.  |
2010 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2011 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2012 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2013
2014 .. _t_opaque:
2015
2016 Opaque Structure Types
2017 """"""""""""""""""""""
2018
2019 :Overview:
2020
2021 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2022 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2023 notion of a forward declared structure.
2024
2025 :Syntax:
2026
2027 ::
2028
2029       %X = type opaque
2030       %52 = type opaque
2031
2032 :Examples:
2033
2034 +--------------+-------------------+
2035 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2036 +--------------+-------------------+
2037
2038 .. _constants:
2039
2040 Constants
2041 =========
2042
2043 LLVM has several different basic types of constants. This section
2044 describes them all and their syntax.
2045
2046 Simple Constants
2047 ----------------
2048
2049 **Boolean constants**
2050     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2051     of the ``i1`` type.
2052 **Integer constants**
2053     Standard integers (such as '4') are constants of the
2054     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2055     integer types.
2056 **Floating point constants**
2057     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2058     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2059     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2060     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2061     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2062     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2063     point <t_floating>` type.
2064 **Null pointer constants**
2065     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2066     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2067
2068 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2069 floating point constants. For example, the form
2070 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2071 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2072 constants are required (and the only time that they are generated by the
2073 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2074 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2075 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2076 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2077 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2078
2079 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2080 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2081 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2082 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2083 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2084 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2085 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2086 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2087 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2088 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2089 will only work if they match the long double format on your target.
2090 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2091 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2092 (sign bit at the left).
2093
2094 There are no constants of type x86_mmx.
2095
2096 .. _complexconstants:
2097
2098 Complex Constants
2099 -----------------
2100
2101 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2102 constants and smaller complex constants.
2103
2104 **Structure constants**
2105     Structure constants are represented with notation similar to
2106     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2107     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2108     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2109     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2110     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2111     must match those specified by the type.
2112 **Array constants**
2113     Array constants are represented with notation similar to array type
2114     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2115     square brackets (``[]``)). For example:
2116     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2117     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2118     match those specified by the type.
2119 **Vector constants**
2120     Vector constants are represented with notation similar to vector
2121     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2122     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2123     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2124     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2125     elements must match those specified by the type.
2126 **Zero initialization**
2127     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2128     value to zero of *any* type, including scalar and
2129     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2130     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2131     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2132 **Metadata node**
2133     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2134     type <t_metadata>`. For example:
2135     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2136     constants that are meant to be interpreted as part of the
2137     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2138     information such as debug info.
2139
2140 Global Variable and Function Addresses
2141 --------------------------------------
2142
2143 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2144 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2145 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2146 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2147 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2148 file:
2149
2150 .. code-block:: llvm
2151
2152     @X = global i32 17
2153     @Y = global i32 42
2154     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2155
2156 .. _undefvalues:
2157
2158 Undefined Values
2159 ----------------
2160
2161 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2162 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2163 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2164 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2165
2166 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2167 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2168 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2169 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2170
2171 .. code-block:: llvm
2172
2173       %A = add %X, undef
2174       %B = sub %X, undef
2175       %C = xor %X, undef
2176     Safe:
2177       %A = undef
2178       %B = undef
2179       %C = undef
2180
2181 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2182 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2183
2184 .. code-block:: llvm
2185
2186       %A = or %X, undef
2187       %B = and %X, undef
2188     Safe:
2189       %A = -1
2190       %B = 0
2191     Unsafe:
2192       %A = undef
2193       %B = undef
2194
2195 These logical operations have bits that are not always affected by the
2196 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2197 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2198 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2199 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2200 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2201 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2202 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2203 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2204
2205 .. code-block:: llvm
2206
2207       %A = select undef, %X, %Y
2208       %B = select undef, 42, %Y
2209       %C = select %X, %Y, undef
2210     Safe:
2211       %A = %X     (or %Y)
2212       %B = 42     (or %Y)
2213       %C = %Y
2214     Unsafe:
2215       %A = undef
2216       %B = undef
2217       %C = undef
2218
2219 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2220 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2221 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2222 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2223 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2224 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2225 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2226
2227 .. code-block:: llvm
2228
2229       %A = xor undef, undef
2230
2231       %B = undef
2232       %C = xor %B, %B
2233
2234       %D = undef
2235       %E = icmp lt %D, 4
2236       %F = icmp gte %D, 4
2237
2238     Safe:
2239       %A = undef
2240       %B = undef
2241       %C = undef
2242       %D = undef
2243       %E = undef
2244       %F = undef
2245
2246 This example points out that two '``undef``' operands are not
2247 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2248 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2249 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2250 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2251 its value over its "live range". This is true because the variable
2252 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2253 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2254 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2255 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2256 uses with" concept would not hold.
2257
2258 .. code-block:: llvm
2259
2260       %A = fdiv undef, %X
2261       %B = fdiv %X, undef
2262     Safe:
2263       %A = undef
2264     b: unreachable
2265
2266 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2267 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2268 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2269 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2270 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2271 However, in the second example, we can make a more aggressive
2272 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2273 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2274 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2275 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2276 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2277 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2278
2279 .. code-block:: llvm
2280
2281     a:  store undef -> %X
2282     b:  store %X -> undef
2283     Safe:
2284     a: <deleted>
2285     b: unreachable
2286
2287 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2288 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2289 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2290 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2291 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2292
2293 .. _poisonvalues:
2294
2295 Poison Values
2296 -------------
2297
2298 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2299 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2300 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2301 which results in undefined behavior.
2302
2303 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2304 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2305 the ``nsw`` flag.
2306
2307 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2308
2309 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2310 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2311    their dynamic predecessor basic block.
2312 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2313    in the dynamic callers of their functions.
2314 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2315    instructions that dynamically transfer control back to them.
2316 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2317    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2318    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2319 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2320    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2321    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2322    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2323 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2324    most recent preceding instruction with externally visible side
2325    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2326    operations <volatile>`.)
2327 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2328    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2329    multiple successors and the instruction is always executed when
2330    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2331    when control is transferred to another.
2332 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2333    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2334    be different if the terminator had transferred control to a different
2335    successor.
2336 -  Dependence is transitive.
2337
2338 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2339 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2340 on a poison value has undefined behavior.
2341
2342 Here are some examples:
2343
2344 .. code-block:: llvm
2345
2346     entry:
2347       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2348       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2349       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2350       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2351
2352       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2353       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2354
2355       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2356
2357       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2358       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2359       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2360       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2361
2362       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2363       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2364
2365     true:
2366       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2367                                            ; it has undefined behavior.
2368       br label %end
2369
2370     end:
2371       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2372                                            ; Both edges into this PHI are
2373                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2374                                            ; always results in a poison value.
2375
2376       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2377                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2378                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2379
2380       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2381                                            ; The same branch again, but this time the
2382                                            ; true block doesn't have side effects.
2383
2384     second_true:
2385       ; No side effects!
2386       ret void
2387
2388     second_end:
2389       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2390                                            ; on the store in %end. Also, it is
2391                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2392                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2393                                            ; behavior in this example).
2394
2395 .. _blockaddress:
2396
2397 Addresses of Basic Blocks
2398 -------------------------
2399
2400 ``blockaddress(@function, %block)``
2401
2402 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2403 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2404 Taking the address of the entry block is illegal.
2405
2406 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2407 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2408 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2409 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2410 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2411 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2412 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2413 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2414 instruction.
2415
2416 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2417 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2418
2419 .. _constantexprs:
2420
2421 Constant Expressions
2422 --------------------
2423
2424 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2425 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2426 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2427 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2428 The following is the syntax for constant expressions:
2429
2430 ``trunc (CST to TYPE)``
2431     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2432     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2433 ``zext (CST to TYPE)``
2434     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2435     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2436 ``sext (CST to TYPE)``
2437     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2438     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2439 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2440     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2441     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2442     must be floating point.
2443 ``fpext (CST to TYPE)``
2444     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2445     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2446     floating point.
2447 ``fptoui (CST to TYPE)``
2448     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2449     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2450     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2451     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2452     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2453 ``fptosi (CST to TYPE)``
2454     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2455     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2456     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2457     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2458     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2459 ``uitofp (CST to TYPE)``
2460     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2461     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2462     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2463     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2464     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2465 ``sitofp (CST to TYPE)``
2466     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2467     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2468     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2469     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2470     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2471 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2472     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2473     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2474     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2475     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2476 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2477     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2478     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2479     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2480     This one is *really* dangerous!
2481 ``bitcast (CST to TYPE)``
2482     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2483     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2484     instruction <i_bitcast>`.
2485 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2486     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2487     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2488     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2489 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2490     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2491     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2492     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2493     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2494 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2495     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2496 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2497     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2498 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2499     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2500 ``extractelement (VAL, IDX)``
2501     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2502     constants.
2503 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2504     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2505     constants.
2506 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2507     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2508     constants.
2509 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2510     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2511     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2512     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2513     least one index value must be specified.
2514 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2515     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2516     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2517     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2518     value must be specified.
2519 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2520     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2521     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2522     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2523     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2524     operations on floating point values are allowed).
2525
2526 Other Values
2527 ============
2528
2529 .. _inlineasmexprs:
2530
2531 Inline Assembler Expressions
2532 ----------------------------
2533
2534 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2535 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2536 value represents the inline assembler as a string (containing the
2537 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2538 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2539 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2540 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2541 assembler expression is:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2546
2547 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2548 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2549 Thus, typically we have:
2550
2551 .. code-block:: llvm
2552
2553     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2554
2555 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2556 marked as having side effects. This is done through the use of the
2557 '``sideeffect``' keyword, like so:
2558
2559 .. code-block:: llvm
2560
2561     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2562
2563 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2564 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2565 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2566 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2567 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2568 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2569
2570 .. code-block:: llvm
2571
2572     call void asm alignstack "eieio", ""()
2573
2574 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2575 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2576 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2577 the only supported dialects. An example is:
2578
2579 .. code-block:: llvm
2580
2581     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2582
2583 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2584 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2585 keyword last.
2586
2587 Inline Asm Metadata
2588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2589
2590 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2591 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2592 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2593 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2594 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2595 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2596 it. For example:
2597
2598 .. code-block:: llvm
2599
2600     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2601     ...
2602     !42 = !{ i32 1234567 }
2603
2604 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2605 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2606 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2607 occurs on.
2608
2609 .. _metadata:
2610
2611 Metadata Nodes and Metadata Strings
2612 -----------------------------------
2613
2614 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2615 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2616 code generator. One example application of metadata is source-level
2617 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2618 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2619 preceding exclamation point ('``!``').
2620
2621 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2622 contain any character by escaping non-printable characters with
2623 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2624 "``!"test\00"``".
2625
2626 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2627 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2628 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2629 their operand. For example:
2630
2631 .. code-block:: llvm
2632
2633     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2634
2635 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2636 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2637 example:
2638
2639 .. code-block:: llvm
2640
2641     !foo =  metadata !{!4, !3}
2642
2643 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2644 function is using two metadata arguments:
2645
2646 .. code-block:: llvm
2647
2648     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2649
2650 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2651 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2652
2653 .. code-block:: llvm
2654
2655     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2656
2657 More information about specific metadata nodes recognized by the
2658 optimizers and code generator is found below.
2659
2660 '``tbaa``' Metadata
2661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2662
2663 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2664 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2665 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2666 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2667 custom alias analysis behavior for other languages.
2668
2669 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2670 to three fields, e.g.:
2671
2672 .. code-block:: llvm
2673
2674     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2675     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2676     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2677     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2678
2679 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2680 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2681 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2682 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2683 common names.
2684
2685 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2686 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2687 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2688 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2689 from multiple front-ends is handled conservatively.
2690
2691 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2692 indicates that the type is "constant" (meaning
2693 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2694 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2695
2696 '``tbaa.struct``' Metadata
2697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2698
2699 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2700 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2701 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2702 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2703 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2704 of the aggregate.
2705
2706 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2707 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2708
2709 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2710 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2711 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2712 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2713 its tbaa tag. e.g.:
2714
2715 .. code-block:: llvm
2716
2717     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2718
2719 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2720 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2721 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2722
2723 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2724 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2725 does not carry useful data and need not be preserved.
2726
2727 '``fpmath``' Metadata
2728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2729
2730 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2731 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2732 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2733 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2734 it. ULP is defined as follows:
2735
2736     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2737     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2738     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2739     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2740     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2741
2742 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2743 number representing the maximum relative error, for example:
2744
2745 .. code-block:: llvm
2746
2747     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2748
2749 '``range``' Metadata
2750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2751
2752 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2753 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2754 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2755 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2756 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2757 pair. Each pair has the following properties:
2758
2759 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2760 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2761 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2762 -  The range is allowed to wrap.
2763 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2764    ``a!=b``.
2765
2766 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2767 they must be non-contiguous.
2768
2769 Examples:
2770
2771 .. code-block:: llvm
2772
2773       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2774       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2775       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2776       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2777              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2778     ...
2779     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2780     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2781     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2782     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2783
2784 '``llvm.loop``'
2785 ^^^^^^^^^^^^^^^
2786
2787 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2788 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2789 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2790 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2791 specified with the name ``llvm.loop``.
2792
2793 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2794 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2795 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2796 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2797 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2798 constructs:
2799
2800 .. code-block:: llvm
2801
2802     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2803     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2804
2805 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2806 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2807 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2808 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2809
2810 .. code-block:: llvm
2811
2812       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2813     ...
2814     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2815     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2816
2817 '``llvm.mem``'
2818 ^^^^^^^^^^^^^^^
2819
2820 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2821 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2822
2823 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2825
2826 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
2827 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
2828 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
2829 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
2830 with the same loop identifier.
2831
2832 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
2833 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
2834 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
2835 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
2836 ``L2``.
2837
2838 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
2839 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
2840 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
2841 loop.  
2842
2843 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
2844 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
2845 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
2846 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
2847 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
2848 insert new memory instructions into the loop body).
2849
2850 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2851 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2852 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2853
2854 .. code-block:: llvm
2855
2856    for.body:
2857      ...
2858      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2859      ...
2860      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2861      ...
2862      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2863
2864    for.end:
2865    ...
2866    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2867
2868 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2869 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2870 the loop identifier metadata node directly:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874    outer.for.body:
2875      ...
2876      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2877      ...
2878      br label %inner.for.body
2879
2880    inner.for.body:
2881      ...
2882      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2883      ...
2884      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2885      ...
2886      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2887
2888    inner.for.end:
2889      ...
2890      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2891      ...
2892      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2893
2894    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2895    ...
2896    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2897    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2898    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2899
2900 '``llvm.vectorizer``'
2901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2902
2903 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2904 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2905
2906 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2907 loop identification metadata.
2908
2909 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2911
2912 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2913 loop exactly ``N`` times.
2914
2915 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2916 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2917
2918 .. code-block:: llvm
2919
2920    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2921
2922 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2923 loop.
2924
2925 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2926 determined automatically.
2927
2928 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2930
2931 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2932 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2933 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2934 it believes it is valid to do so.
2935
2936 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2937 operand is an integer specifying the width. For example:
2938
2939 .. code-block:: llvm
2940
2941    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2942
2943 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2944 loop.
2945
2946 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2947 automatically.
2948
2949 Module Flags Metadata
2950 =====================
2951
2952 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2953 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2954 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2955 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2956 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2957 look it up.
2958
2959 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2960 Each triplet has the following form:
2961
2962 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2963    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2964    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2965    described below.
2966 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2967    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2968    including entries with the **Require** behavior).
2969 -  The third element is the value of the flag.
2970
2971 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2972 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2973 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2974 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2975 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2976 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2977
2978 The following behaviors are supported:
2979
2980 .. list-table::
2981    :header-rows: 1
2982    :widths: 10 90
2983
2984    * - Value
2985      - Behavior
2986
2987    * - 1
2988      - **Error**
2989            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2990            is that of the operands.
2991
2992    * - 2
2993      - **Warning**
2994            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2995            operand for the flag from the first module being linked.
2996
2997    * - 3
2998      - **Require**
2999            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3000            specified value after linking is performed. The value must be a
3001            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3002            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3003            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3004            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3005            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3006
3007    * - 4
3008      - **Override**
3009            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3010            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3011            differ, an error will be emitted.
3012
3013    * - 5
3014      - **Append**
3015            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3016
3017    * - 6
3018      - **AppendUnique**
3019            Appends the two values, which are required to be metadata
3020            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3021            during the append operation.
3022
3023 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3024 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3025 value) or **Override**.
3026
3027 An example of module flags:
3028
3029 .. code-block:: llvm
3030
3031     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3032     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3033     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3034     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3035       metadata !{
3036         metadata !"foo", i32 1
3037       }
3038     }
3039     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3040
3041 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3042    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3043    values are not equal.
3044
3045 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3046    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3047    '37'.
3048
3049 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3050    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3051    warning if their values are not equal.
3052
3053 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3054
3055    ::
3056
3057        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3058
3059    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3060    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3061    performed.
3062
3063 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3064 ----------------------------------------------------
3065
3066 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3067 collection in a special section called "image info". The metadata
3068 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3069 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3070 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3071 be merged rather than appended together.
3072
3073 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3074 following key-value pairs:
3075
3076 .. list-table::
3077    :header-rows: 1
3078    :widths: 30 70
3079
3080    * - Key
3081      - Value
3082
3083    * - ``Objective-C Version``
3084      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3085
3086    * - ``Objective-C Image Info Version``
3087      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3088        always 0.
3089
3090    * - ``Objective-C Image Info Section``
3091      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3092        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3093        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3094        Objective-C ABI version 2.
3095
3096    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3097      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3098        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3099        collection supported.
3100
3101    * - ``Objective-C GC Only``
3102      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3103        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3104        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3105
3106 Some important flag interactions:
3107
3108 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3109    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3110    2, then the resulting module has the
3111    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3112 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3113    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3114
3115 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3116 --------------------------------------------
3117
3118 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3119 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3120 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3121 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3122
3123 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3124 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3125 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3126 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3127 list of metadata strings defining linker options.
3128
3129 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3130 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3131 framework::
3132
3133     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3134        metadata !{
3135           metadata !{ metadata !"-lz" },
3136           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3137     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3138
3139 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3140 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3141 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3142 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3143 assembly writer or object file emitter.
3144
3145 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3146 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3147 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3148
3149 .. _intrinsicglobalvariables:
3150
3151 Intrinsic Global Variables
3152 ==========================
3153
3154 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3155 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3156 All globals of this sort should have a section specified as
3157 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3158 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3159
3160 .. _gv_llvmused:
3161
3162 The '``llvm.used``' Global Variable
3163 -----------------------------------
3164
3165 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3166 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3167 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3168 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3169 use of it is:
3170
3171 .. code-block:: llvm
3172
3173     @X = global i8 4
3174     @Y = global i32 123
3175
3176     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3177        i8* @X,
3178        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3179     ], section "llvm.metadata"
3180
3181 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3182 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3183 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3184 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3185 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3186 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3187 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3188
3189 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3190 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3191 molesting the symbol.
3192
3193 .. _gv_llvmcompilerused:
3194
3195 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3196 --------------------------------------------
3197
3198 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3199 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3200 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3201 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3202 by ``@llvm.used``.
3203
3204 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3205 and should not be exposed to source languages.
3206
3207 .. _gv_llvmglobalctors:
3208
3209 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3210 -------------------------------------------
3211
3212 .. code-block:: llvm
3213
3214     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3215     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3216
3217 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3218 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3219 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3220 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3221 functions with the same priority is not defined.
3222
3223 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3224 or function, the initializer function will only run if the associated
3225 data from the current module is not discarded.
3226
3227 .. _llvmglobaldtors:
3228
3229 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3230 -------------------------------------------
3231
3232 .. code-block:: llvm
3233
3234     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3235     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3236
3237 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3238 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3239 The functions referenced by this array will be called in descending
3240 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3241 order of functions with the same priority is not defined.
3242
3243 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3244 or function, the destructor function will only run if the associated
3245 data from the current module is not discarded.
3246
3247 Instruction Reference
3248 =====================
3249
3250 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3251 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3252 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3253 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3254 :ref:`other instructions <otherops>`.
3255
3256 .. _terminators:
3257
3258 Terminator Instructions
3259 -----------------------
3260
3261 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3262 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3263 block should be executed after the current block is finished. These
3264 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3265 control flow, not values (the one exception being the
3266 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3267
3268 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3269 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3270 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3271 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3272
3273 .. _i_ret:
3274
3275 '``ret``' Instruction
3276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3277
3278 Syntax:
3279 """""""
3280
3281 ::
3282
3283       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3284       ret void                 ; Return from void function
3285
3286 Overview:
3287 """""""""
3288
3289 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3290 a value) from a function back to the caller.
3291
3292 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3293 value and then causes control flow, and one that just causes control
3294 flow to occur.
3295
3296 Arguments:
3297 """"""""""
3298
3299 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3300 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3301 class <t_firstclass>`' type.
3302
3303 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3304 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3305 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3306 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3307 value.
3308
3309 Semantics:
3310 """"""""""
3311
3312 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3313 the calling function's context. If the caller is a
3314 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3315 instruction after the call. If the caller was an
3316 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3317 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3318 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3319 value.
3320
3321 Example:
3322 """"""""
3323
3324 .. code-block:: llvm
3325
3326       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3327       ret void                        ; Return from a void function
3328       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3329
3330 .. _i_br:
3331
3332 '``br``' Instruction
3333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3334
3335 Syntax:
3336 """""""
3337
3338 ::
3339
3340       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3341       br label <dest>          ; Unconditional branch
3342
3343 Overview:
3344 """""""""
3345
3346 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3347 different basic block in the current function. There are two forms of
3348 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3349 unconditional branch.
3350
3351 Arguments:
3352 """"""""""
3353
3354 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3355 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3356 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3357
3358 Semantics:
3359 """"""""""
3360
3361 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3362 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3363 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3364 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3365
3366 Example:
3367 """"""""
3368
3369 .. code-block:: llvm
3370
3371     Test:
3372       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3373       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3374     IfEqual:
3375       ret i32 1
3376     IfUnequal:
3377       ret i32 0
3378
3379 .. _i_switch:
3380
3381 '``switch``' Instruction
3382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3383
3384 Syntax:
3385 """""""
3386
3387 ::
3388
3389       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3390
3391 Overview:
3392 """""""""
3393
3394 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3395 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3396 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3397 destinations.
3398
3399 Arguments:
3400 """"""""""
3401
3402 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3403 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3404 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3405 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3406
3407 Semantics:
3408 """"""""""
3409
3410 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3411 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3412 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3413 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3414 to the default destination.
3415
3416 Implementation:
3417 """""""""""""""
3418
3419 Depending on properties of the target machine and the particular
3420 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3421 different ways. For example, it could be generated as a series of
3422 chained conditional branches or with a lookup table.
3423
3424 Example:
3425 """"""""
3426
3427 .. code-block:: llvm
3428
3429      ; Emulate a conditional br instruction
3430      %Val = zext i1 %value to i32
3431      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3432
3433      ; Emulate an unconditional br instruction
3434      switch i32 0, label %dest [ ]
3435
3436      ; Implement a jump table:
3437      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3438                                          i32 1, label %onone
3439                                          i32 2, label %ontwo ]
3440
3441 .. _i_indirectbr:
3442
3443 '``indirectbr``' Instruction
3444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3445
3446 Syntax:
3447 """""""
3448
3449 ::
3450
3451       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3452
3453 Overview:
3454 """""""""
3455
3456 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3457 label within the current function, whose address is specified by
3458 "``address``". Address must be derived from a
3459 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3460
3461 Arguments:
3462 """"""""""
3463
3464 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3465 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3466 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3467 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3468
3469 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3470 accurate understanding of the CFG.
3471
3472 Semantics:
3473 """"""""""
3474
3475 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3476 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3477 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3478 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3479
3480 Implementation:
3481 """""""""""""""
3482
3483 This is typically implemented with a jump through a register.
3484
3485 Example:
3486 """"""""
3487
3488 .. code-block:: llvm
3489
3490      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3491
3492 .. _i_invoke:
3493
3494 '``invoke``' Instruction
3495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3496
3497 Syntax:
3498 """""""
3499
3500 ::
3501
3502       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3503                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3504
3505 Overview:
3506 """""""""
3507
3508 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3509 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3510 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3511 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3512 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3513 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3514 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3515 nearest "exception" label.
3516
3517 The '``exception``' label is a `landing
3518 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3519 '``exception``' label is required to have the
3520 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3521 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3522 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3523 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3524 instruction, so that the important information contained within the
3525 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3526
3527 Arguments:
3528 """"""""""
3529
3530 This instruction requires several arguments:
3531
3532 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3533    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3534    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3535 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3536    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3537    are valid here.
3538 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3539    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3540    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3541    branching off an arbitrary pointer to function value.
3542 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3543    function to be invoked.
3544 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3545    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3546    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3547    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3548    extra arguments can be specified.
3549 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3550    executes a '``ret``' instruction.
3551 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3552    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3553    mechanism.
3554 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3555    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3556    attributes are valid here.
3557
3558 Semantics:
3559 """"""""""
3560
3561 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3562 instruction in most regards. The primary difference is that it
3563 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3564 library to unwind the stack.
3565
3566 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3567 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3568 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3569 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3570
3571 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3572 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3573 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3574 return value is available.
3575
3576 Example:
3577 """"""""
3578
3579 .. code-block:: llvm
3580
3581       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3582                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3583       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3584                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3585
3586 .. _i_resume:
3587
3588 '``resume``' Instruction
3589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3590
3591 Syntax:
3592 """""""
3593
3594 ::
3595
3596       resume <type> <value>
3597
3598 Overview:
3599 """""""""
3600
3601 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3602 successors.
3603
3604 Arguments:
3605 """"""""""
3606
3607 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3608 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3609 function.
3610
3611 Semantics:
3612 """"""""""
3613
3614 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3615 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3616 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3617
3618 Example:
3619 """"""""
3620
3621 .. code-block:: llvm
3622
3623       resume { i8*, i32 } %exn
3624
3625 .. _i_unreachable:
3626
3627 '``unreachable``' Instruction
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 Syntax:
3631 """""""
3632
3633 ::
3634
3635       unreachable
3636
3637 Overview:
3638 """""""""
3639
3640 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3641 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3642 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3643 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3644
3645 Semantics:
3646 """"""""""
3647
3648 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3649
3650 .. _binaryops:
3651
3652 Binary Operations
3653 -----------------
3654
3655 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3656 They require two operands of the same type, execute an operation on
3657 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3658 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3659 result value has the same type as its operands.
3660
3661 There are several different binary operators:
3662
3663 .. _i_add:
3664
3665 '``add``' Instruction
3666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3667
3668 Syntax:
3669 """""""
3670
3671 ::
3672
3673       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3674       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3675       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3676       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3677
3678 Overview:
3679 """""""""
3680
3681 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3682
3683 Arguments:
3684 """"""""""
3685
3686 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3687 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3688 arguments must have identical types.
3689
3690 Semantics:
3691 """"""""""
3692
3693 The value produced is the integer sum of the two operands.
3694
3695 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3696 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3697 the result.
3698
3699 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3700 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3701
3702 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3703 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3704 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3705 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3706
3707 Example:
3708 """"""""
3709
3710 .. code-block:: llvm
3711
3712       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3713
3714 .. _i_fadd:
3715
3716 '``fadd``' Instruction
3717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3718
3719 Syntax:
3720 """""""
3721
3722 ::
3723
3724       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3725
3726 Overview:
3727 """""""""
3728
3729 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3730
3731 Arguments:
3732 """"""""""
3733
3734 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3735 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3736 Both arguments must have identical types.
3737
3738 Semantics:
3739 """"""""""
3740
3741 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3742 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3743 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3744 optimizations:
3745
3746 Example:
3747 """"""""
3748
3749 .. code-block:: llvm
3750
3751       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
3752
3753 '``sub``' Instruction
3754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3755
3756 Syntax:
3757 """""""
3758
3759 ::
3760
3761       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3762       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3763       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3764       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3765
3766 Overview:
3767 """""""""
3768
3769 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3770
3771 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3772 instruction present in most other intermediate representations.
3773
3774 Arguments:
3775 """"""""""
3776
3777 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3778 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3779 arguments must have identical types.
3780
3781 Semantics:
3782 """"""""""
3783
3784 The value produced is the integer difference of the two operands.
3785
3786 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3787 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3788 the result.
3789
3790 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3791 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3792
3793 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3794 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3795 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3796 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3797
3798 Example:
3799 """"""""
3800
3801 .. code-block:: llvm
3802
3803       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
3804       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
3805
3806 .. _i_fsub:
3807
3808 '``fsub``' Instruction
3809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3810
3811 Syntax:
3812 """""""
3813
3814 ::
3815
3816       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3817
3818 Overview:
3819 """""""""
3820
3821 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3822
3823 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3824 instruction present in most other intermediate representations.
3825
3826 Arguments:
3827 """"""""""
3828
3829 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3830 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3831 Both arguments must have identical types.
3832
3833 Semantics:
3834 """"""""""
3835
3836 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3837 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3838 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3839 unsafe floating point optimizations:
3840
3841 Example:
3842 """"""""
3843
3844 .. code-block:: llvm
3845
3846       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
3847       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
3848
3849 '``mul``' Instruction
3850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3851
3852 Syntax:
3853 """""""
3854
3855 ::
3856
3857       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3858       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3859       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3860       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3861
3862 Overview:
3863 """""""""
3864
3865 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3866
3867 Arguments:
3868 """"""""""
3869
3870 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3871 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3872 arguments must have identical types.
3873
3874 Semantics:
3875 """"""""""
3876
3877 The value produced is the integer product of the two operands.
3878
3879 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3880 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3881 bit width of the result.
3882
3883 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3884 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3885 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3886 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3887 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3888 product.
3889
3890 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3891 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3892 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3893 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3894
3895 Example:
3896 """"""""
3897
3898 .. code-block:: llvm
3899
3900       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
3901
3902 .. _i_fmul:
3903
3904 '``fmul``' Instruction
3905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3906
3907 Syntax:
3908 """""""
3909
3910 ::
3911
3912       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3913
3914 Overview:
3915 """""""""
3916
3917 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3918
3919 Arguments:
3920 """"""""""
3921
3922 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3923 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3924 Both arguments must have identical types.
3925
3926 Semantics:
3927 """"""""""
3928
3929 The value produced is the floating point product of the two operands.
3930 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3931 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3932 unsafe floating point optimizations:
3933
3934 Example:
3935 """"""""
3936
3937 .. code-block:: llvm
3938
3939       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
3940
3941 '``udiv``' Instruction
3942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3943
3944 Syntax:
3945 """""""
3946
3947 ::
3948
3949       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
3950       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3951
3952 Overview:
3953 """""""""
3954
3955 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3956
3957 Arguments:
3958 """"""""""
3959
3960 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3961 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3962 arguments must have identical types.
3963
3964 Semantics:
3965 """"""""""
3966
3967 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3968
3969 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3970 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3971
3972 Division by zero leads to undefined behavior.
3973
3974 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3975 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3976 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3977
3978 Example:
3979 """"""""
3980
3981 .. code-block:: llvm
3982
3983       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
3984
3985 '``sdiv``' Instruction
3986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3987
3988 Syntax:
3989 """""""
3990
3991 ::
3992
3993       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
3994       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3995
3996 Overview:
3997 """""""""
3998
3999 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4000
4001 Arguments:
4002 """"""""""
4003
4004 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4005 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4006 arguments must have identical types.
4007
4008 Semantics:
4009 """"""""""
4010
4011 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4012 rounded towards zero.
4013
4014 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4015 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4016
4017 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4018 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4019 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4020
4021 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4022 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4023
4024 Example:
4025 """"""""
4026
4027 .. code-block:: llvm
4028
4029       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4030
4031 .. _i_fdiv:
4032
4033 '``fdiv``' Instruction
4034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4035
4036 Syntax:
4037 """""""
4038
4039 ::
4040
4041       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4042
4043 Overview:
4044 """""""""
4045
4046 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4047
4048 Arguments:
4049 """"""""""
4050
4051 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4052 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4053 Both arguments must have identical types.
4054
4055 Semantics:
4056 """"""""""
4057
4058 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4059 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4060 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4061 unsafe floating point optimizations:
4062
4063 Example:
4064 """"""""
4065
4066 .. code-block:: llvm
4067
4068       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4069
4070 '``urem``' Instruction
4071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4072
4073 Syntax:
4074 """""""
4075
4076 ::
4077
4078       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4079
4080 Overview:
4081 """""""""
4082
4083 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4084 division of its two arguments.
4085
4086 Arguments:
4087 """"""""""
4088
4089 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4090 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4091 arguments must have identical types.
4092
4093 Semantics:
4094 """"""""""
4095
4096 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4097 This instruction always performs an unsigned division to get the
4098 remainder.
4099
4100 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4101 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4102
4103 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4104
4105 Example:
4106 """"""""
4107
4108 .. code-block:: llvm
4109
4110       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4111
4112 '``srem``' Instruction
4113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4114
4115 Syntax:
4116 """""""
4117
4118 ::
4119
4120       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4121
4122 Overview:
4123 """""""""
4124
4125 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4126 division of its two operands. This instruction can also take
4127 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4128 must be integers.
4129
4130 Arguments:
4131 """"""""""
4132
4133 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4134 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4135 arguments must have identical types.
4136
4137 Semantics:
4138 """"""""""
4139
4140 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4141 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4142 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4143 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4144 difference, see `The Math
4145 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4146 table of how this is implemented in various languages, please see
4147 `Wikipedia: modulo
4148 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4149
4150 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4151 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4152
4153 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4154 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4155 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4156 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4157 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4158 result of the division and the remainder.)
4159
4160 Example:
4161 """"""""
4162
4163 .. code-block:: llvm
4164
4165       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4166
4167 .. _i_frem:
4168
4169 '``frem``' Instruction
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Syntax:
4173 """""""
4174
4175 ::
4176
4177       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4178
4179 Overview:
4180 """""""""
4181
4182 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4183 its two operands.
4184
4185 Arguments:
4186 """"""""""
4187
4188 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4189 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4190 Both arguments must have identical types.
4191
4192 Semantics:
4193 """"""""""
4194
4195 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4196 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4197 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4198 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4199
4200 Example:
4201 """"""""
4202
4203 .. code-block:: llvm
4204
4205       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4206
4207 .. _bitwiseops:
4208
4209 Bitwise Binary Operations
4210 -------------------------
4211
4212 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4213 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4214 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4215 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4216 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4217
4218 '``shl``' Instruction
4219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4220
4221 Syntax:
4222 """""""
4223
4224 ::
4225
4226       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4227       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4228       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4229       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4230
4231 Overview:
4232 """""""""
4233
4234 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4235 a specified number of bits.
4236
4237 Arguments:
4238 """"""""""
4239
4240 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4241 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4242 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4243
4244 Semantics:
4245 """"""""""
4246
4247 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4248 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4249 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4250 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4251 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4252 in ``op2``.
4253
4254 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4255 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4256 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4257 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4258 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4259 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4260 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4261
4262 Example:
4263 """"""""
4264
4265 .. code-block:: llvm
4266
4267       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4268       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4269       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4270       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4271       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4272
4273 '``lshr``' Instruction
4274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4275
4276 Syntax:
4277 """""""
4278
4279 ::
4280
4281       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4282       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4283
4284 Overview:
4285 """""""""
4286
4287 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4288 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4289
4290 Arguments:
4291 """"""""""
4292
4293 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4294 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4295 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4296
4297 Semantics:
4298 """"""""""
4299
4300 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4301 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4302 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4303 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4304 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4305 corresponding shift amount in ``op2``.
4306
4307 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4308 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4309 non-zero.
4310
4311 Example:
4312 """"""""
4313
4314 .. code-block:: llvm
4315
4316       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4317       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4318       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4319       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4320       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4321       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4322
4323 '``ashr``' Instruction
4324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4325
4326 Syntax:
4327 """""""
4328
4329 ::
4330
4331       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4332       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4333
4334 Overview:
4335 """""""""
4336
4337 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4338 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4339 extension.
4340
4341 Arguments:
4342 """"""""""
4343
4344 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4345 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4346 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4347
4348 Semantics:
4349 """"""""""
4350
4351 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4352 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4353 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4354 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4355 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4356 corresponding shift amount in ``op2``.
4357
4358 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4359 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4360 non-zero.
4361
4362 Example:
4363 """"""""
4364
4365 .. code-block:: llvm
4366
4367       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4368       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4369       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4370       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4371       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4372       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4373
4374 '``and``' Instruction
4375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4376
4377 Syntax:
4378 """""""
4379
4380 ::
4381
4382       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4383
4384 Overview:
4385 """""""""
4386
4387 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4388 operands.
4389
4390 Arguments:
4391 """"""""""
4392
4393 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4394 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4395 arguments must have identical types.
4396
4397 Semantics:
4398 """"""""""
4399
4400 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4401
4402 +-----+-----+-----+
4403 | In0 | In1 | Out |
4404 +-----+-----+-----+
4405 |   0 |   0 |   0 |
4406 +-----+-----+-----+
4407 |   0 |   1 |   0 |
4408 +-----+-----+-----+
4409 |   1 |   0 |   0 |
4410 +-----+-----+-----+
4411 |   1 |   1 |   1 |
4412 +-----+-----+-----+
4413
4414 Example:
4415 """"""""
4416
4417 .. code-block:: llvm
4418
4419       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4420       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4421       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4422
4423 '``or``' Instruction
4424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4425
4426 Syntax:
4427 """""""
4428
4429 ::
4430
4431       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4432
4433 Overview:
4434 """""""""
4435
4436 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4437 two operands.
4438
4439 Arguments:
4440 """"""""""
4441
4442 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4443 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4444 arguments must have identical types.
4445
4446 Semantics:
4447 """"""""""
4448
4449 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4450
4451 +-----+-----+-----+
4452 | In0 | In1 | Out |
4453 +-----+-----+-----+
4454 |   0 |   0 |   0 |
4455 +-----+-----+-----+
4456 |   0 |   1 |   1 |
4457 +-----+-----+-----+
4458 |   1 |   0 |   1 |
4459 +-----+-----+-----+
4460 |   1 |   1 |   1 |
4461 +-----+-----+-----+
4462
4463 Example:
4464 """"""""
4465
4466 ::
4467
4468       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4469       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4470       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4471
4472 '``xor``' Instruction
4473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4474
4475 Syntax:
4476 """""""
4477
4478 ::
4479
4480       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4481
4482 Overview:
4483 """""""""
4484
4485 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4486 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4487 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4488
4489 Arguments:
4490 """"""""""
4491
4492 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4493 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4494 arguments must have identical types.
4495
4496 Semantics:
4497 """"""""""
4498
4499 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4500
4501 +-----+-----+-----+
4502 | In0 | In1 | Out |
4503 +-----+-----+-----+
4504 |   0 |   0 |   0 |
4505 +-----+-----+-----+
4506 |   0 |   1 |   1 |
4507 +-----+-----+-----+
4508 |   1 |   0 |   1 |
4509 +-----+-----+-----+
4510 |   1 |   1 |   0 |
4511 +-----+-----+-----+
4512
4513 Example:
4514 """"""""
4515
4516 .. code-block:: llvm
4517
4518       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4519       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4520       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4521       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4522
4523 Vector Operations
4524 -----------------
4525
4526 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4527 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4528 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4529 While LLVM does directly support these vector operations, many
4530 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4531 take full advantage of a specific target.
4532
4533 .. _i_extractelement:
4534
4535 '``extractelement``' Instruction
4536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4537
4538 Syntax:
4539 """""""
4540
4541 ::
4542
4543       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4544
4545 Overview:
4546 """""""""
4547
4548 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4549 from a vector at a specified index.
4550
4551 Arguments:
4552 """"""""""
4553
4554 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4555 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4556 the position from which to extract the element. The index may be a
4557 variable of any integer type.
4558
4559 Semantics:
4560 """"""""""
4561
4562 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4563 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4564 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4565
4566 Example:
4567 """"""""
4568
4569 .. code-block:: llvm
4570
4571       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4572
4573 .. _i_insertelement:
4574
4575 '``insertelement``' Instruction
4576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4577
4578 Syntax:
4579 """""""
4580
4581 ::
4582
4583       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4584
4585 Overview:
4586 """""""""
4587
4588 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4589 vector at a specified index.
4590
4591 Arguments:
4592 """"""""""
4593
4594 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4595 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4596 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4597 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4598 index may be a variable of any integer type.
4599
4600 Semantics:
4601 """"""""""
4602
4603 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4604 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4605 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4606 undefined.
4607
4608 Example:
4609 """"""""
4610
4611 .. code-block:: llvm
4612
4613       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4614
4615 .. _i_shufflevector:
4616
4617 '``shufflevector``' Instruction
4618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4619
4620 Syntax:
4621 """""""
4622
4623 ::
4624
4625       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4626
4627 Overview:
4628 """""""""
4629
4630 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4631 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4632 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4633
4634 Arguments:
4635 """"""""""
4636
4637 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4638 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4639 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4640 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4641 same as the element type of the first two operands.
4642
4643 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4644 constant integer or undef values.
4645
4646 Semantics:
4647 """"""""""
4648
4649 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4650 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4651 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4652 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4653 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4654 only one vector.
4655
4656 Example:
4657 """"""""
4658
4659 .. code-block:: llvm
4660
4661       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4662                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4663       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4664                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4665       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4666                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4667       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4668                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4669
4670 Aggregate Operations
4671 --------------------
4672
4673 LLVM supports several instructions for working with
4674 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4675
4676 .. _i_extractvalue:
4677
4678 '``extractvalue``' Instruction
4679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4680
4681 Syntax:
4682 """""""
4683
4684 ::
4685
4686       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4687
4688 Overview:
4689 """""""""
4690
4691 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4692 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4693
4694 Arguments:
4695 """"""""""
4696
4697 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4698 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4699 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4700 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4701
4702 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4703
4704 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4705    omitted and assumed to be zero.
4706 -  At least one index must be specified.
4707 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4708
4709 Semantics:
4710 """"""""""
4711
4712 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4713 the index operands.
4714
4715 Example:
4716 """"""""
4717
4718 .. code-block:: llvm
4719
4720       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4721
4722 .. _i_insertvalue:
4723
4724 '``insertvalue``' Instruction
4725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4726
4727 Syntax:
4728 """""""
4729
4730 ::
4731
4732       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4733
4734 Overview:
4735 """""""""
4736
4737 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4738 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4739
4740 Arguments:
4741 """"""""""
4742
4743 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4744 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4745 a first-class value to insert. The following operands are constant
4746 indices indicating the position at which to insert the value in a
4747 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4748 to insert must have the same type as the value identified by the
4749 indices.
4750
4751 Semantics:
4752 """"""""""
4753
4754 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4755 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4756 indices is that of ``elt``.
4757
4758 Example:
4759 """"""""
4760
4761 .. code-block:: llvm
4762
4763       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4764       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4765       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4766
4767 .. _memoryops:
4768
4769 Memory Access and Addressing Operations
4770 ---------------------------------------
4771
4772 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4773 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4774 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4775 memory in LLVM.
4776
4777 .. _i_alloca:
4778
4779 '``alloca``' Instruction
4780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4781
4782 Syntax:
4783 """""""
4784
4785 ::
4786
4787       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
4788
4789 Overview:
4790 """""""""
4791
4792 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4793 currently executing function, to be automatically released when this
4794 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4795 generic address space (address space zero).
4796
4797 Arguments:
4798 """"""""""
4799
4800 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4801 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4802 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4803 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4804 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4805 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4806 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4807 any convenient boundary compatible with the type.
4808
4809 '``type``' may be any sized type.
4810
4811 Semantics:
4812 """"""""""
4813
4814 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4815 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4816 memory is automatically released when the function returns. The
4817 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4818 variables that must have an address available. When the function returns
4819 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4820 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4821 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4822 is not specified.
4823
4824 Example:
4825 """"""""
4826
4827 .. code-block:: llvm
4828
4829       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
4830       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
4831       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
4832       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
4833
4834 .. _i_load:
4835
4836 '``load``' Instruction
4837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4838
4839 Syntax:
4840 """""""
4841
4842 ::
4843
4844       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4845       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4846       !<index> = !{ i32 1 }
4847
4848 Overview:
4849 """""""""
4850
4851 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4852
4853 Arguments:
4854 """"""""""
4855
4856 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4857 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4858 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4859 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4860 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4861 operations <volatile>`.
4862
4863 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4864 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4865 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4866 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4867 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4868 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4869 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4870 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4871 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4872 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4873 any defined semantics for atomic loads.
4874
4875 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4876 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4877 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4878 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4879 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4880 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4881 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4882
4883 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4884 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4885 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4886 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4887 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4888 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4889 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4890
4891 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4892 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4893 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4894 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4895 address points to memory which does not change value during program
4896 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4897 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4898
4899 Semantics:
4900 """"""""""
4901
4902 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4903 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4904 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4905 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4906 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4907 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4908 written using a store of the same type.
4909
4910 Examples:
4911 """""""""
4912
4913 .. code-block:: llvm
4914
4915       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
4916       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
4917       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
4918
4919 .. _i_store:
4920
4921 '``store``' Instruction
4922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4923
4924 Syntax:
4925 """""""
4926
4927 ::
4928
4929       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
4930       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
4931
4932 Overview:
4933 """""""""
4934
4935 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4936
4937 Arguments:
4938 """"""""""
4939
4940 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4941 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4942 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4943 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4944 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4945 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4946 operations <volatile>`.
4947
4948 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4949 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4950 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4951 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4952 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4953 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4954 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4955 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4956 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4957 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4958 have any defined semantics for atomic stores.
4959
4960 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4961 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4962 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4963 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4964 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4965 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4966 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4967 safe.
4968
4969 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4970 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4971 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4972 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4973 be reused in the cache. The code generator may select special
4974 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4975 x86.
4976
4977 Semantics:
4978 """"""""""
4979
4980 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4981 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4982 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4983 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4984 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4985 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4986 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4987 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4988
4989 Example:
4990 """"""""
4991
4992 .. code-block:: llvm
4993
4994       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
4995       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
4996       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
4997
4998 .. _i_fence:
4999
5000 '``fence``' Instruction
5001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5002
5003 Syntax:
5004 """""""
5005
5006 ::
5007
5008       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5009
5010 Overview:
5011 """""""""
5012
5013 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5014 between operations.
5015
5016 Arguments:
5017 """"""""""
5018
5019 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5020 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5021 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5022
5023 Semantics:
5024 """"""""""
5025
5026 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5027 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5028 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5029 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5030 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5031 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5032 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5033 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5034 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5035 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5036 *happens-before* edge.
5037
5038 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5039 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5040 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5041
5042 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5043 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5044 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5045
5046 Example:
5047 """"""""
5048
5049 .. code-block:: llvm
5050
5051       fence acquire                          ; yields void
5052       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5053
5054 .. _i_cmpxchg:
5055
5056 '``cmpxchg``' Instruction
5057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5058
5059 Syntax:
5060 """""""
5061
5062 ::
5063
5064       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5065
5066 Overview:
5067 """""""""
5068
5069 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5070 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5071 equal, it tries to store a new value into the memory.
5072
5073 Arguments:
5074 """"""""""
5075
5076 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5077 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5078 address, and a new value to place at that address if the compared values
5079 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5080 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5081 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5082 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5083 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5084 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5085 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5086
5087 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5088 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5089 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5090 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5091 ``release`` or ``acq_rel``.
5092
5093 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5094 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5095 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5096 respect to all other code in the system.
5097
5098 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5099 equal to the size in memory of the operand.
5100
5101 Semantics:
5102 """"""""""
5103
5104 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5105 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5106 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5107 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5108
5109 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5110 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5111 matched.
5112
5113 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5114 if the value loaded equals ``cmp``.
5115
5116 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5117 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5118 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5119
5120 Example:
5121 """"""""
5122
5123 .. code-block:: llvm
5124
5125     entry:
5126       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5127       br label %loop
5128
5129     loop:
5130       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5131       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5132       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5133       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5134       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5135       br i1 %success, label %done, label %loop
5136
5137     done:
5138       ...
5139
5140 .. _i_atomicrmw:
5141
5142 '``atomicrmw``' Instruction
5143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5144
5145 Syntax:
5146 """""""
5147
5148 ::
5149
5150       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5151
5152 Overview:
5153 """""""""
5154
5155 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5156
5157 Arguments:
5158 """"""""""
5159
5160 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5161 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5162 operation. The operation must be one of the following keywords:
5163
5164 -  xchg
5165 -  add
5166 -  sub
5167 -  and
5168 -  nand
5169 -  or
5170 -  xor
5171 -  max
5172 -  min
5173 -  umax
5174 -  umin
5175
5176 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5177 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5178 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5179 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5180 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5181 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5182 operations <volatile>`.
5183
5184 Semantics:
5185 """"""""""
5186
5187 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5188 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5189 value at the location is returned. The modification is specified by the
5190 operation argument:
5191
5192 -  xchg: ``*ptr = val``
5193 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5194 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5195 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5196 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5197 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5198 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5199 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5200 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5201 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5202    comparison)
5203 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5204    comparison)
5205
5206 Example:
5207 """"""""
5208
5209 .. code-block:: llvm
5210
5211       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5212
5213 .. _i_getelementptr:
5214
5215 '``getelementptr``' Instruction
5216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5217
5218 Syntax:
5219 """""""
5220
5221 ::
5222
5223       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5224       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5225       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5226
5227 Overview:
5228 """""""""
5229
5230 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5231 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5232 address calculation only and does not access memory.
5233
5234 Arguments:
5235 """"""""""
5236
5237 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5238 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5239 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5240 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5241 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5242 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5243 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5244 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5245 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5246 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5247 would require loading the pointer before continuing calculation.
5248
5249 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5250 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5251 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5252 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5253 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5254 required to be constant. These integers are treated as signed values
5255 where relevant.
5256
5257 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5258 to LLVM:
5259
5260 .. code-block:: c
5261
5262     struct RT {
5263       char A;
5264       int B[10][20];
5265       char C;
5266     };
5267     struct ST {
5268       int X;
5269       double Y;
5270       struct RT Z;
5271     };
5272
5273     int *foo(struct ST *s) {
5274       return &s[1].Z.B[5][13];
5275     }
5276
5277 The LLVM code generated by Clang is:
5278
5279 .. code-block:: llvm
5280
5281     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5282     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5283
5284     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5285     entry:
5286       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5287       ret i32* %arrayidx
5288     }
5289
5290 Semantics:
5291 """"""""""
5292
5293 In the example above, the first index is indexing into the
5294 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5295 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5296 indexes into the third element of the structure, yielding a
5297 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5298 structure. The third index indexes into the second element of the
5299 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5300 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5301 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5302 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5303
5304 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5305 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5306 for the given testcase is equivalent to:
5307
5308 .. code-block:: llvm
5309
5310     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5311       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5312       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5313       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5314       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5315       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5316       ret i32* %t5
5317     }
5318
5319 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5320 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5321 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5322 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5323 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5324 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5325 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5326 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5327 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5328 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5329
5330 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5331 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5332 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5333 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5334 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5335 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5336 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5337 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5338 information.
5339
5340 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5341 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5342
5343 Example:
5344 """"""""
5345
5346 .. code-block:: llvm
5347
5348         ; yields [12 x i8]*:aptr
5349         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5350         ; yields i8*:vptr
5351         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5352         ; yields i8*:eptr
5353         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5354         ; yields i32*:iptr
5355         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5356
5357 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5358 must be a vector with the same number of elements. For example:
5359
5360 .. code-block:: llvm
5361
5362      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5363
5364 Conversion Operations
5365 ---------------------
5366
5367 The instructions in this category are the conversion instructions
5368 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5369 various bit conversions on the operand.
5370
5371 '``trunc .. to``' Instruction
5372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5373
5374 Syntax:
5375 """""""
5376
5377 ::
5378
5379       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5380
5381 Overview:
5382 """""""""
5383
5384 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5385
5386 Arguments:
5387 """"""""""
5388
5389 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5390 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5391 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5392 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5393 types are not allowed.
5394
5395 Semantics:
5396 """"""""""
5397
5398 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5399 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5400 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5401 It will always truncate bits.
5402
5403 Example:
5404 """"""""
5405
5406 .. code-block:: llvm
5407
5408       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5409       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5410       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5411       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5412
5413 '``zext .. to``' Instruction
5414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5415
5416 Syntax:
5417 """""""
5418
5419 ::
5420
5421       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5422
5423 Overview:
5424 """""""""
5425
5426 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5427
5428 Arguments:
5429 """"""""""
5430
5431 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5432 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5433 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5434 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5435
5436 Semantics:
5437 """"""""""
5438
5439 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5440 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5441
5442 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5443
5444 Example:
5445 """"""""
5446
5447 .. code-block:: llvm
5448
5449       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5450       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5451       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5452
5453 '``sext .. to``' Instruction
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455
5456 Syntax:
5457 """""""
5458
5459 ::
5460
5461       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5462
5463 Overview:
5464 """""""""
5465
5466 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5467
5468 Arguments:
5469 """"""""""
5470
5471 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5472 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5473 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5474 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5475
5476 Semantics:
5477 """"""""""
5478
5479 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5480 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5481 of the type ``ty2``.
5482
5483 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5484
5485 Example:
5486 """"""""
5487
5488 .. code-block:: llvm
5489
5490       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5491       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5492       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5493
5494 '``fptrunc .. to``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5508
5509 Arguments:
5510 """"""""""
5511
5512 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5513 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5514 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5515 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5516
5517 Semantics:
5518 """"""""""
5519
5520 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5521 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5522 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5523 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5524
5525 Example:
5526 """"""""
5527
5528 .. code-block:: llvm
5529
5530       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5531       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5532
5533 '``fpext .. to``' Instruction
5534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5535
5536 Syntax:
5537 """""""
5538
5539 ::
5540
5541       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5542
5543 Overview:
5544 """""""""
5545
5546 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5547 point value.
5548
5549 Arguments:
5550 """"""""""
5551
5552 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5553 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5554 to. The source type must be smaller than the destination type.
5555
5556 Semantics:
5557 """"""""""
5558
5559 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5560 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5561 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5562 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5563 *no-op cast* for a floating point cast.
5564
5565 Example:
5566 """"""""
5567
5568 .. code-block:: llvm
5569
5570       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5571       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5572
5573 '``fptoui .. to``' Instruction
5574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5575
5576 Syntax:
5577 """""""
5578
5579 ::
5580
5581       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5582
5583 Overview:
5584 """""""""
5585
5586 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5587 integer equivalent of type ``ty2``.
5588
5589 Arguments:
5590 """"""""""
5591
5592 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5593 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5594 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5595 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5596 type with the same number of elements as ``ty``
5597
5598 Semantics:
5599 """"""""""
5600
5601 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5602 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5603 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5604 are undefined.
5605
5606 Example:
5607 """"""""
5608
5609 .. code-block:: llvm
5610
5611       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5612       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5613       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5614
5615 '``fptosi .. to``' Instruction
5616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5617
5618 Syntax:
5619 """""""
5620
5621 ::
5622
5623       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5624
5625 Overview:
5626 """""""""
5627
5628 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5629 ``value`` to type ``ty2``.
5630
5631 Arguments:
5632 """"""""""
5633
5634 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5635 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5636 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5637 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5638 type with the same number of elements as ``ty``
5639
5640 Semantics:
5641 """"""""""
5642
5643 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5644 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5645 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5646 are undefined.
5647
5648 Example:
5649 """"""""
5650
5651 .. code-block:: llvm
5652
5653       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5654       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5655       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5656
5657 '``uitofp .. to``' Instruction
5658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5659
5660 Syntax:
5661 """""""
5662
5663 ::
5664
5665       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5666
5667 Overview:
5668 """""""""
5669
5670 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5671 and converts that value to the ``ty2`` type.
5672
5673 Arguments:
5674 """"""""""
5675
5676 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5677 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5678 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5679 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5680 type with the same number of elements as ``ty``
5681
5682 Semantics:
5683 """"""""""
5684
5685 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5686 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5687 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5688 are undefined.
5689
5690 Example:
5691 """"""""
5692
5693 .. code-block:: llvm
5694
5695       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5696       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5697
5698 '``sitofp .. to``' Instruction
5699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5700
5701 Syntax:
5702 """""""
5703
5704 ::
5705
5706       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5707
5708 Overview:
5709 """""""""
5710
5711 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5712 converts that value to the ``ty2`` type.
5713
5714 Arguments:
5715 """"""""""
5716
5717 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5718 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5719 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5720 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5721 type with the same number of elements as ``ty``
5722
5723 Semantics:
5724 """"""""""
5725
5726 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5727 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5728 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5729 undefined.
5730
5731 Example:
5732 """"""""
5733
5734 .. code-block:: llvm
5735
5736       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5737       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5738
5739 .. _i_ptrtoint:
5740
5741 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5743
5744 Syntax:
5745 """""""
5746
5747 ::
5748
5749       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5750
5751 Overview:
5752 """""""""
5753
5754 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5755 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5756
5757 Arguments:
5758 """"""""""
5759
5760 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5761 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5762 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5763 a vector of integers type.
5764
5765 Semantics:
5766 """"""""""
5767
5768 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5769 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5770 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5771 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5772 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5773 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5774 change.
5775
5776 Example:
5777 """"""""
5778
5779 .. code-block:: llvm
5780
5781       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5782       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5783       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5784
5785 .. _i_inttoptr:
5786
5787 '``inttoptr .. to``' Instruction
5788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5789
5790 Syntax:
5791 """""""
5792
5793 ::
5794
5795       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5796
5797 Overview:
5798 """""""""
5799
5800 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5801 pointer type, ``ty2``.
5802
5803 Arguments:
5804 """"""""""
5805
5806 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5807 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5808 type.
5809
5810 Semantics:
5811 """"""""""
5812
5813 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5814 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5815 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5816 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5817 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5818 nothing is done (*no-op cast*).
5819
5820 Example:
5821 """"""""
5822
5823 .. code-block:: llvm
5824
5825       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5826       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5827       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5828       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5829
5830 .. _i_bitcast:
5831
5832 '``bitcast .. to``' Instruction
5833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5834
5835 Syntax:
5836 """""""
5837
5838 ::
5839
5840       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5841
5842 Overview:
5843 """""""""
5844
5845 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5846 changing any bits.
5847
5848 Arguments:
5849 """"""""""
5850
5851 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5852 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5853 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5854 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5855 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5856 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5857 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5858 long as they have the same size).
5859
5860 Semantics:
5861 """"""""""
5862
5863 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5864 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5865 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5866 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5867 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5868 pointers) types with the same address space through this instruction.
5869 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5870 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5871
5872 Example:
5873 """"""""
5874
5875 .. code-block:: llvm
5876
5877       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5878       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5879       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5880       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5881
5882 .. _i_addrspacecast:
5883
5884 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5886
5887 Syntax:
5888 """""""
5889
5890 ::
5891
5892       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5893
5894 Overview:
5895 """""""""
5896
5897 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5898 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5899
5900 Arguments:
5901 """"""""""
5902
5903 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5904 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5905 address space.
5906
5907 Semantics:
5908 """"""""""
5909
5910 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5911 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5912 value modification, depending on the target and the address space
5913 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5914 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5915 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5916 location.
5917
5918 Example:
5919 """"""""
5920
5921 .. code-block:: llvm
5922
5923       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5924       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5925       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5926
5927 .. _otherops:
5928
5929 Other Operations
5930 ----------------
5931
5932 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5933 which defy better classification.
5934
5935 .. _i_icmp:
5936
5937 '``icmp``' Instruction
5938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5939
5940 Syntax:
5941 """""""
5942
5943 ::
5944
5945       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
5946
5947 Overview:
5948 """""""""
5949
5950 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5951 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5952 pointer, or pointer vector operands.
5953
5954 Arguments:
5955 """"""""""
5956
5957 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5958 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5959 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5960
5961 #. ``eq``: equal
5962 #. ``ne``: not equal
5963 #. ``ugt``: unsigned greater than
5964 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5965 #. ``ult``: unsigned less than
5966 #. ``ule``: unsigned less or equal
5967 #. ``sgt``: signed greater than
5968 #. ``sge``: signed greater or equal
5969 #. ``slt``: signed less than
5970 #. ``sle``: signed less or equal
5971
5972 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5973 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5974 must also be identical types.
5975
5976 Semantics:
5977 """"""""""
5978
5979 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5980 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5981 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5982
5983 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5984    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5985 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5986    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5987 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5988    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5989 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5990    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5991 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5992    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5993 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5994    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5995 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5996    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5997 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5998    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5999 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6000    if ``op1`` is less than ``op2``.
6001 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6002    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6003
6004 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6005 are compared as if they were integers.
6006
6007 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6008 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6009 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6010
6011 Example:
6012 """"""""
6013
6014 .. code-block:: llvm
6015
6016       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6017       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6018       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6019       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6020       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6021       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6022
6023 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6024 ``icmp`` instruction.
6025
6026 .. _i_fcmp:
6027
6028 '``fcmp``' Instruction
6029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6030
6031 Syntax:
6032 """""""
6033
6034 ::
6035
6036       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6037
6038 Overview:
6039 """""""""
6040
6041 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6042 values based on comparison of its operands.
6043
6044 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6045 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6046
6047 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6048 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6049 compared.
6050
6051 Arguments:
6052 """"""""""
6053
6054 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6055 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6056 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6057
6058 #. ``false``: no comparison, always returns false
6059 #. ``oeq``: ordered and equal
6060 #. ``ogt``: ordered and greater than
6061 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6062 #. ``olt``: ordered and less than
6063 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6064 #. ``one``: ordered and not equal
6065 #. ``ord``: ordered (no nans)
6066 #. ``ueq``: unordered or equal
6067 #. ``ugt``: unordered or greater than
6068 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6069 #. ``ult``: unordered or less than
6070 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6071 #. ``une``: unordered or not equal
6072 #. ``uno``: unordered (either nans)
6073 #. ``true``: no comparison, always returns true
6074
6075 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6076 that either operand may be a QNAN.
6077
6078 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6079 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6080 type. They must have identical types.
6081
6082 Semantics:
6083 """"""""""
6084
6085 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6086 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6087 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6088 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6089
6090 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6091 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6092    is equal to ``op2``.
6093 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6094    is greater than ``op2``.
6095 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6096    is greater than or equal to ``op2``.
6097 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6098    is less than ``op2``.
6099 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6100    is less than or equal to ``op2``.
6101 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6102    is not equal to ``op2``.
6103 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6104 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6105    equal to ``op2``.
6106 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6107    greater than ``op2``.
6108 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6109    greater than or equal to ``op2``.
6110 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6111    less than ``op2``.
6112 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6113    less than or equal to ``op2``.
6114 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6115    not equal to ``op2``.
6116 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6117 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6118
6119 Example:
6120 """"""""
6121
6122 .. code-block:: llvm
6123
6124       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6125       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6126       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6127       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6128
6129 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6130 ``fcmp`` instruction.
6131
6132 .. _i_phi:
6133
6134 '``phi``' Instruction
6135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6136
6137 Syntax:
6138 """""""
6139
6140 ::
6141
6142       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6143
6144 Overview:
6145 """""""""
6146
6147 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6148 graph representing the function.
6149
6150 Arguments:
6151 """"""""""
6152
6153 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6154 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6155 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6156 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6157 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6158 label arguments.
6159
6160 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6161 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6162 block.
6163
6164 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6165 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6166 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6167 instruction's return value on the same edge).
6168
6169 Semantics:
6170 """"""""""
6171
6172 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6173 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6174 executed just prior to the current block.
6175
6176 Example:
6177 """"""""
6178
6179 .. code-block:: llvm
6180
6181     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6182       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6183       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6184       br label %Loop
6185
6186 .. _i_select:
6187
6188 '``select``' Instruction
6189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6190
6191 Syntax:
6192 """""""
6193
6194 ::
6195
6196       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6197
6198       selty is either i1 or {<N x i1>}
6199
6200 Overview:
6201 """""""""
6202
6203 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6204 condition, without IR-level branching.
6205
6206 Arguments:
6207 """"""""""
6208
6209 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6210 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6211 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6212 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6213 elements.
6214
6215 Semantics:
6216 """"""""""
6217
6218 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6219 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6220 argument.
6221
6222 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6223 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6224
6225 Example:
6226 """"""""
6227
6228 .. code-block:: llvm
6229
6230       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6231
6232 .. _i_call:
6233
6234 '``call``' Instruction
6235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6236
6237 Syntax:
6238 """""""
6239
6240 ::
6241
6242       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6243
6244 Overview:
6245 """""""""
6246
6247 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6248
6249 Arguments:
6250 """"""""""
6251
6252 This instruction requires several arguments:
6253
6254 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6255    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6256    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6257    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6258    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6259
6260    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6261       recursive cycle in the call graph.
6262    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6263       forwarded in place.
6264
6265    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6266    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6267    rules:
6268
6269    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6270      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6271    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6272      produced by the call or void.
6273    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6274      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6275      in address space.
6276    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6277    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6278      returned, and inalloca, must match.
6279
6280    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6281    the following conditions are met:
6282
6283    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6284    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6285       uses value of call or is void).
6286    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6287       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6288    -  `Platform specific constraints are
6289       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6290
6291 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6292    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6293    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6294    calling convention of the call must match the calling convention of
6295    the target function, or else the behavior is undefined.
6296 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6297    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6298    are valid here.
6299 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6300    type of the return value. Functions that return no value are marked
6301    ``void``.
6302 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6303    being invoked. The argument types must match the types implied by
6304    this signature. This type can be omitted if the function is not
6305    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6306    function.
6307 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6308    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6309    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6310    to function value.
6311 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6312    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6313    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6314    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6315    extra arguments can be specified.
6316 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6317    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6318    attributes are valid here.
6319
6320 Semantics:
6321 """"""""""
6322
6323 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6324 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6325 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6326 flow continues with the instruction after the function call, and the
6327 return value of the function is bound to the result argument.
6328
6329 Example:
6330 """"""""
6331
6332 .. code-block:: llvm
6333
6334       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6335       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6336       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6337       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6338       call void %foo(i8 97 signext)
6339
6340       %struct.A = type { i32, i8 }
6341       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6342       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6343       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6344       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6345       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6346
6347 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6348 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6349 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6350 This is something we'd like to change in the future to provide better
6351 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6352
6353 .. _i_va_arg:
6354
6355 '``va_arg``' Instruction
6356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6357
6358 Syntax:
6359 """""""
6360
6361 ::
6362
6363       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6364
6365 Overview:
6366 """""""""
6367
6368 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6369 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6370 the ``va_arg`` macro in C.
6371
6372 Arguments:
6373 """"""""""
6374
6375 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6376 argument. It returns a value of the specified argument type and
6377 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6378 type of ``va_list`` is target specific.
6379
6380 Semantics:
6381 """"""""""
6382
6383 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6384 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6385 the next argument. For more information, see the variable argument
6386 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6387
6388 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6389 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6390 function.
6391
6392 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6393 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6394
6395 Example:
6396 """"""""
6397
6398 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6399
6400 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6401 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6402 types on any target.
6403
6404 .. _i_landingpad:
6405
6406 '``landingpad``' Instruction
6407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6408
6409 Syntax:
6410 """""""
6411
6412 ::
6413
6414       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6415       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6416
6417       <clause> := catch <type> <value>
6418       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6419
6420 Overview:
6421 """""""""
6422
6423 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6424 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6425 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6426 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6427 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6428 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6429
6430 Arguments:
6431 """"""""""
6432
6433 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6434 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6435 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6436
6437 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6438 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6439 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6440 clause takes an array constant as its argument. Use
6441 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6442 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6443 the ``cleanup`` flag.
6444
6445 Semantics:
6446 """"""""""
6447
6448 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6449 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6450 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6451 calling conventions, how the personality function results are
6452 represented in LLVM IR is target specific.
6453
6454 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6455 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6456 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6457 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6458 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6459 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6460 unwinding continues further up the call stack.
6461
6462 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6463
6464 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6465    of an '``invoke``' instruction.
6466 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6467    first non-PHI instruction.
6468 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6469    pad block.
6470 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6471    '``landingpad``' instruction.
6472 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6473    personality function.
6474
6475 Example:
6476 """"""""
6477
6478 .. code-block:: llvm
6479
6480       ;; A landing pad which can catch an integer.
6481       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6482                catch i8** @_ZTIi
6483       ;; A landing pad that is a cleanup.
6484       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6485                cleanup
6486       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6487       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6488                catch i8** @_ZTIi
6489                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6490
6491 .. _intrinsics:
6492
6493 Intrinsic Functions
6494 ===================
6495
6496 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6497 have well known names and semantics and are required to follow certain
6498 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6499 for the LLVM language that does not require changing all of the
6500 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6501 reader/writer, the parser, etc...).
6502
6503 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6504 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6505 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6506 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6507 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6508 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6509 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6510 are added that they be documented here.
6511
6512 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6513 represents a family of functions that perform the same operation but on
6514 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6515 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6516 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6517 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6518 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6519 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6520 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6521 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6522 argument or the result.
6523
6524 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6525 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6526 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6527 whose type is matched against another type do not. For example, the
6528 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6529 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6530 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6531 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6532 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6533 type is matched against the return type, it does not require its own
6534 name suffix.
6535
6536 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6537 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6538
6539 .. _int_varargs:
6540
6541 Variable Argument Handling Intrinsics
6542 -------------------------------------
6543
6544 Variable argument support is defined in LLVM with the
6545 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6546 functions. These functions are related to the similarly named macros
6547 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6548
6549 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6550 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6551 does not define what this type is, so all transformations should be
6552 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6553
6554 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6555 variable argument handling intrinsic functions are used.
6556
6557 .. code-block:: llvm
6558
6559     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6560       ; Initialize variable argument processing
6561       %ap = alloca i8*
6562       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6563       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6564
6565       ; Read a single integer argument
6566       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6567
6568       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6569       %aq = alloca i8*
6570       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6571       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6572       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6573
6574       ; Stop processing of arguments.
6575       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6576       ret i32 %tmp
6577     }
6578
6579     declare void @llvm.va_start(i8*)
6580     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6581     declare void @llvm.va_end(i8*)
6582
6583 .. _int_va_start:
6584
6585 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6587
6588 Syntax:
6589 """""""
6590
6591 ::
6592
6593       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6594
6595 Overview:
6596 """""""""
6597
6598 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6599 subsequent use by ``va_arg``.
6600
6601 Arguments:
6602 """"""""""
6603
6604 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6605
6606 Semantics:
6607 """"""""""
6608
6609 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6610 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6611 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6612 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6613 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6614 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6615 that out.
6616
6617 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6619
6620 Syntax:
6621 """""""
6622
6623 ::
6624
6625       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6626
6627 Overview:
6628 """""""""
6629
6630 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6631 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6632
6633 Arguments:
6634 """"""""""
6635
6636 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6637
6638 Semantics:
6639 """"""""""
6640
6641 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6642 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6643 element to which the argument points. Calls to
6644 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6645 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6646 ``llvm.va_end``.
6647
6648 .. _int_va_copy:
6649
6650 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6652
6653 Syntax:
6654 """""""
6655
6656 ::
6657
6658       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6659
6660 Overview:
6661 """""""""
6662
6663 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6664 from the source argument list to the destination argument list.
6665
6666 Arguments:
6667 """"""""""
6668
6669 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6670 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6671
6672 Semantics:
6673 """"""""""
6674
6675 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6676 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6677 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6678 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6679 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6680
6681 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6682 --------------------------------------
6683
6684 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6685 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6686 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6687 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6688 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6689 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6690 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6691 details, see `Accurate Garbage Collection with
6692 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6693
6694 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6695 address space (address space zero).
6696
6697 .. _int_gcroot:
6698
6699 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6701
6702 Syntax:
6703 """""""
6704
6705 ::
6706
6707       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6708
6709 Overview:
6710 """""""""
6711
6712 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6713 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6714
6715 Arguments:
6716 """"""""""
6717
6718 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6719 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6720 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6721 root.
6722
6723 Semantics:
6724 """"""""""
6725
6726 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6727 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6728 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6729 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6730 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6731
6732 .. _int_gcread:
6733
6734 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6736
6737 Syntax:
6738 """""""
6739
6740 ::
6741
6742       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6743
6744 Overview:
6745 """""""""
6746
6747 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6748 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6749 barriers.
6750
6751 Arguments:
6752 """"""""""
6753
6754 The second argument is the address to read from, which should be an
6755 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6756 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6757 runtime (otherwise null).
6758
6759 Semantics:
6760 """"""""""
6761
6762 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6763 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6764 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6765 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6766 algorithm <gc>`.
6767
6768 .. _int_gcwrite:
6769
6770 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6772
6773 Syntax:
6774 """""""
6775
6776 ::
6777
6778       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6779
6780 Overview:
6781 """""""""
6782
6783 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6784 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6785 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6786
6787 Arguments:
6788 """"""""""
6789
6790 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6791 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6792 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6793 object, Obj may be null.
6794
6795 Semantics:
6796 """"""""""
6797
6798 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6799 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6800 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6801 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6802 algorithm <gc>`.
6803
6804 Code Generator Intrinsics
6805 -------------------------
6806
6807 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6808 may only be implemented with code generator support.
6809
6810 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6812
6813 Syntax:
6814 """""""
6815
6816 ::
6817
6818       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6819
6820 Overview:
6821 """""""""
6822
6823 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6824 target-specific value indicating the return address of the current
6825 function or one of its callers.
6826
6827 Arguments:
6828 """"""""""
6829
6830 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6831 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6832 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6833 value.
6834
6835 Semantics:
6836 """"""""""
6837
6838 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6839 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6840 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6841 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6842 used for debugging purposes.
6843
6844 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6845 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6846 of the obvious source-language caller.
6847
6848 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6850
6851 Syntax:
6852 """""""
6853
6854 ::
6855
6856       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6857
6858 Overview:
6859 """""""""
6860
6861 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6862 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6868 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6869 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6870 value.
6871
6872 Semantics:
6873 """"""""""
6874
6875 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6876 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6877 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6878 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6879 used for debugging purposes.
6880
6881 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6882 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6883 of the obvious source-language caller.
6884
6885 .. _int_read_register:
6886 .. _int_write_register:
6887
6888 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
6889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6890
6891 Syntax:
6892 """""""
6893
6894 ::
6895
6896       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
6897       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
6898       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
6899       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
6900       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
6901
6902 Overview:
6903 """""""""
6904
6905 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
6906 provides access to the named register. The register must be valid on
6907 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
6908 with the register being read.
6909
6910 Semantics:
6911 """"""""""
6912
6913 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
6914 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
6915 the current value of the register, where possible.
6916
6917 This is useful to implement named register global variables that need
6918 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
6919 bare-metal programs including OS kernels.
6920
6921 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
6922 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
6923 allocatable registers are not supported.
6924
6925 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
6926 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
6927 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
6928 registers.
6929
6930 .. _int_stacksave:
6931
6932 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6934
6935 Syntax:
6936 """""""
6937
6938 ::
6939
6940       declare i8* @llvm.stacksave()
6941
6942 Overview:
6943 """""""""
6944
6945 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6946 of the function stack, for use with
6947 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6948 implementing language features like scoped automatic variable sized
6949 arrays in C99.
6950
6951 Semantics:
6952 """"""""""
6953
6954 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6955 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6956 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6957 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6958 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6959 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6960 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6961
6962 .. _int_stackrestore:
6963
6964 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6966
6967 Syntax:
6968 """""""
6969
6970 ::
6971
6972       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6973
6974 Overview:
6975 """""""""
6976
6977 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6978 the function stack to the state it was in when the corresponding
6979 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6980 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6981 sized arrays in C99.
6982
6983 Semantics:
6984 """"""""""
6985
6986 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6987
6988 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6990
6991 Syntax:
6992 """""""
6993
6994 ::
6995
6996       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6997
6998 Overview:
6999 """""""""
7000
7001 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7002 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7003 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7004 its performance characteristics.
7005
7006 Arguments:
7007 """"""""""
7008
7009 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7010 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7011 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7012 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7013 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7014 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7015 arguments must be constant integers.
7016
7017 Semantics:
7018 """"""""""
7019
7020 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7021 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7022 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7023 the processor cache for better performance.
7024
7025 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7027
7028 Syntax:
7029 """""""
7030
7031 ::
7032
7033       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7034
7035 Overview:
7036 """""""""
7037
7038 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7039 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7040 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7041 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7042 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7043 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7044 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7045 allow correlations of simulation runs.
7046
7047 Arguments:
7048 """"""""""
7049
7050 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7051
7052 Semantics:
7053 """"""""""
7054
7055 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7056 that do not support this intrinsic may ignore it.
7057
7058 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7060
7061 Syntax:
7062 """""""
7063
7064 ::
7065
7066       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7067
7068 Overview:
7069 """""""""
7070
7071 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7072 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7073 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7074 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7075 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7076 timings.
7077
7078 Semantics:
7079 """"""""""
7080
7081 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7082 memory. Implementations are allowed to either return a application
7083 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7084 is lowered to a constant 0.
7085
7086 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7087 running at and the host platform.
7088
7089 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7091
7092 Syntax:
7093 """""""
7094
7095 ::
7096
7097       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7098
7099 Overview:
7100 """""""""
7101
7102 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7103 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7104 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7105 flushes the instruction cache.
7106
7107 Semantics:
7108 """"""""""
7109
7110 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7111 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7112 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7113 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7114 privileges.
7115
7116 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7117 time library.
7118
7119 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7120 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7121
7122 Standard C Library Intrinsics
7123 -----------------------------
7124
7125 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7126 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7127 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7128 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7129
7130 .. _int_memcpy:
7131
7132 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7134
7135 Syntax:
7136 """""""
7137
7138 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7139 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7140 support all bit widths however.
7141
7142 ::
7143
7144       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7145                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7146       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7147                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7148
7149 Overview:
7150 """""""""
7151
7152 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7153 source location to the destination location.
7154
7155 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7156 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7157 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7158
7159 Arguments:
7160 """"""""""
7161
7162 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7163 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7164 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7165 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7166 boolean indicating a volatile access.
7167
7168 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7169 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7170 are aligned to that boundary.
7171
7172 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7173 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7174 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7175
7176 Semantics:
7177 """"""""""
7178
7179 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7180 source location to the destination location, which are not allowed to
7181 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7182 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7183 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7184
7185 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7187
7188 Syntax:
7189 """""""
7190
7191 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7192 bit width and for different address space. Not all targets support all
7193 bit widths however.
7194
7195 ::
7196
7197       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7198                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7199       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7200                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7201
7202 Overview:
7203 """""""""
7204
7205 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7206 source location to the destination location. It is similar to the
7207 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7208 overlap.
7209
7210 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7211 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7212 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7213
7214 Arguments:
7215 """"""""""
7216
7217 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7218 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7219 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7220 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7221 boolean indicating a volatile access.
7222
7223 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7224 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7225 aligned to that boundary.
7226
7227 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7228 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7229 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7230
7231 Semantics:
7232 """"""""""
7233
7234 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7235 source location to the destination location, which may overlap. It
7236 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7237 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7238 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7239
7240 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7242
7243 Syntax:
7244 """""""
7245
7246 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7247 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7248 support all bit widths.
7249
7250 ::
7251
7252       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7253                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7254       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7255                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7256
7257 Overview:
7258 """""""""
7259
7260 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7261 particular byte value.
7262
7263 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7264 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7265 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7266
7267 Arguments:
7268 """"""""""
7269
7270 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7271 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7272 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7273 argument is the known alignment of the destination location.
7274
7275 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7276 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7277 that boundary.
7278
7279 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7280 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7281 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7282
7283 Semantics:
7284 """"""""""
7285
7286 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7287 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7288 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7289 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7290
7291 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7293
7294 Syntax:
7295 """""""
7296
7297 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7298 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7299 all types however.
7300
7301 ::
7302
7303       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7304       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7305       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7306       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7307       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7308
7309 Overview:
7310 """""""""
7311
7312 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7313 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7314 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7315 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7316 because there is no need to worry about errno being set).
7317 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7318
7319 Arguments:
7320 """"""""""
7321
7322 The argument and return value are floating point numbers of the same
7323 type.
7324
7325 Semantics:
7326 """"""""""
7327
7328 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7329 nonnegative floating point number.
7330
7331 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7333
7334 Syntax:
7335 """""""
7336
7337 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7338 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7339 all types however.
7340
7341 ::
7342
7343       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7344       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7345       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7346       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7347       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7348
7349 Overview:
7350 """""""""
7351
7352 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7353 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7354 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7355 used, the second argument remains a scalar integer value.
7356
7357 Arguments:
7358 """"""""""
7359
7360 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7361 raise to that power.
7362
7363 Semantics:
7364 """"""""""
7365
7366 This function returns the first value raised to the second power with an
7367 unspecified sequence of rounding operations.
7368
7369 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7371
7372 Syntax:
7373 """""""
7374
7375 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7376 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7377 all types however.
7378
7379 ::
7380
7381       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7382       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7383       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7384       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7385       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7386
7387 Overview:
7388 """""""""
7389
7390 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7391
7392 Arguments:
7393 """"""""""
7394
7395 The argument and return value are floating point numbers of the same
7396 type.
7397
7398 Semantics:
7399 """"""""""
7400
7401 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7402 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7403 conditions in the same way.
7404
7405 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7407
7408 Syntax:
7409 """""""
7410
7411 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7412 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7413 all types however.
7414
7415 ::
7416
7417       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7418       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7419       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7420       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7421       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7422
7423 Overview:
7424 """""""""
7425
7426 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7427
7428 Arguments:
7429 """"""""""
7430
7431 The argument and return value are floating point numbers of the same
7432 type.
7433
7434 Semantics:
7435 """"""""""
7436
7437 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7438 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7439 conditions in the same way.
7440
7441 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7443
7444 Syntax:
7445 """""""
7446
7447 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7448 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7449 all types however.
7450
7451 ::
7452
7453       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7454       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7455       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7456       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7457       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7458
7459 Overview:
7460 """""""""
7461
7462 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7463 specified (positive or negative) power.
7464
7465 Arguments:
7466 """"""""""
7467
7468 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7469 to raise to that power.
7470
7471 Semantics:
7472 """"""""""
7473
7474 This function returns the first value raised to the second power,
7475 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7476 handles error conditions in the same way.
7477
7478 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7480
7481 Syntax:
7482 """""""
7483
7484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7485 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7486 all types however.
7487
7488 ::
7489
7490       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7491       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7492       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7493       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7494       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7495
7496 Overview:
7497 """""""""
7498
7499 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7500
7501 Arguments:
7502 """"""""""
7503
7504 The argument and return value are floating point numbers of the same
7505 type.
7506
7507 Semantics:
7508 """"""""""
7509
7510 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7511 would, and handles error conditions in the same way.
7512
7513 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7515
7516 Syntax:
7517 """""""
7518
7519 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7520 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7521 all types however.
7522
7523 ::
7524
7525       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7526       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7527       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7528       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7529       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7530
7531 Overview:
7532 """""""""
7533
7534 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7535
7536 Arguments:
7537 """"""""""
7538
7539 The argument and return value are floating point numbers of the same
7540 type.
7541
7542 Semantics:
7543 """"""""""
7544
7545 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7546 would, and handles error conditions in the same way.
7547
7548 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7550
7551 Syntax:
7552 """""""
7553
7554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7555 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7556 all types however.
7557
7558 ::
7559
7560       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7561       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7562       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7563       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7564       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7565
7566 Overview:
7567 """""""""
7568
7569 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7570
7571 Arguments:
7572 """"""""""
7573
7574 The argument and return value are floating point numbers of the same
7575 type.
7576
7577 Semantics:
7578 """"""""""
7579
7580 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7581 would, and handles error conditions in the same way.
7582
7583 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7585
7586 Syntax:
7587 """""""
7588
7589 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7590 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7591 all types however.
7592
7593 ::
7594
7595       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7596       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7597       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7598       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7599       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7600
7601 Overview:
7602 """""""""
7603
7604 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7605
7606 Arguments:
7607 """"""""""
7608
7609 The argument and return value are floating point numbers of the same
7610 type.
7611
7612 Semantics:
7613 """"""""""
7614
7615 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7616 would, and handles error conditions in the same way.
7617
7618 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7620
7621 Syntax:
7622 """""""
7623
7624 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7625 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7626 all types however.
7627
7628 ::
7629
7630       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7631       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7632       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7633       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7634       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7635
7636 Overview:
7637 """""""""
7638
7639 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7640
7641 Arguments:
7642 """"""""""
7643
7644 The argument and return value are floating point numbers of the same
7645 type.
7646
7647 Semantics:
7648 """"""""""
7649
7650 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7651 would, and handles error conditions in the same way.
7652
7653 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7655
7656 Syntax:
7657 """""""
7658
7659 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7660 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7661 all types however.
7662
7663 ::
7664
7665       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7666       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7667       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7668       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7669       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7670
7671 Overview:
7672 """""""""
7673
7674 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7675 operation.
7676
7677 Arguments:
7678 """"""""""
7679
7680 The argument and return value are floating point numbers of the same
7681 type.
7682
7683 Semantics:
7684 """"""""""
7685
7686 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7687 would, and does not set errno.
7688
7689 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7691
7692 Syntax:
7693 """""""
7694
7695 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7696 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7697 all types however.
7698
7699 ::
7700
7701       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7702       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7703       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7704       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7705       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7706
7707 Overview:
7708 """""""""
7709
7710 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7711 operand.
7712
7713 Arguments:
7714 """"""""""
7715
7716 The argument and return value are floating point numbers of the same
7717 type.
7718
7719 Semantics:
7720 """"""""""
7721
7722 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7723 would, and handles error conditions in the same way.
7724
7725 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7727
7728 Syntax:
7729 """""""
7730
7731 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7732 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7733 all types however.
7734
7735 ::
7736
7737       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7738       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7739       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7740       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7741       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7742
7743 Overview:
7744 """""""""
7745
7746 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7747 first operand and the sign of the second operand.
7748
7749 Arguments:
7750 """"""""""
7751
7752 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7753 type.
7754
7755 Semantics:
7756 """"""""""
7757
7758 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7759 functions would, and handles error conditions in the same way.
7760
7761 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7763
7764 Syntax:
7765 """""""
7766
7767 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7768 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7769 all types however.
7770
7771 ::
7772
7773       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7774       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7775       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7776       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7777       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7778
7779 Overview:
7780 """""""""
7781
7782 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7783
7784 Arguments:
7785 """"""""""
7786
7787 The argument and return value are floating point numbers of the same
7788 type.
7789
7790 Semantics:
7791 """"""""""
7792
7793 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7794 would, and handles error conditions in the same way.
7795
7796 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7798
7799 Syntax:
7800 """""""
7801
7802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7803 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7804 all types however.
7805
7806 ::
7807
7808       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7809       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7810       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7811       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7812       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7813
7814 Overview:
7815 """""""""
7816
7817 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7818
7819 Arguments:
7820 """"""""""
7821
7822 The argument and return value are floating point numbers of the same
7823 type.
7824
7825 Semantics:
7826 """"""""""
7827
7828 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7829 would, and handles error conditions in the same way.
7830
7831 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7833
7834 Syntax:
7835 """""""
7836
7837 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7838 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7839 all types however.
7840
7841 ::
7842
7843       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7844       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7845       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7846       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7847       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7848
7849 Overview:
7850 """""""""
7851
7852 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7853 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7854
7855 Arguments:
7856 """"""""""
7857
7858 The argument and return value are floating point numbers of the same
7859 type.
7860
7861 Semantics:
7862 """"""""""
7863
7864 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7865 would, and handles error conditions in the same way.
7866
7867 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7869
7870 Syntax:
7871 """""""
7872
7873 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7874 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7875 all types however.
7876
7877 ::
7878
7879       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7880       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7881       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7882       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7883       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7884
7885 Overview:
7886 """""""""
7887
7888 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7889 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7890 operand isn't an integer.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 The argument and return value are floating point numbers of the same
7896 type.
7897
7898 Semantics:
7899 """"""""""
7900
7901 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7902 would, and handles error conditions in the same way.
7903
7904 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7906
7907 Syntax:
7908 """""""
7909
7910 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7911 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7912 all types however.
7913
7914 ::
7915
7916       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7917       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7918       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7919       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7920       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7921
7922 Overview:
7923 """""""""
7924
7925 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7926 nearest integer.
7927
7928 Arguments:
7929 """"""""""
7930
7931 The argument and return value are floating point numbers of the same
7932 type.
7933
7934 Semantics:
7935 """"""""""
7936
7937 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7938 functions would, and handles error conditions in the same way.
7939
7940 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7942
7943 Syntax:
7944 """""""
7945
7946 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7947 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7948 all types however.
7949
7950 ::
7951
7952       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7953       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7954       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7955       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7956       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7957
7958 Overview:
7959 """""""""
7960
7961 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7962 nearest integer.
7963
7964 Arguments:
7965 """"""""""
7966
7967 The argument and return value are floating point numbers of the same
7968 type.
7969
7970 Semantics:
7971 """"""""""
7972
7973 This function returns the same values as the libm ``round``
7974 functions would, and handles error conditions in the same way.
7975
7976 Bit Manipulation Intrinsics
7977 ---------------------------
7978
7979 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7980 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7981
7982 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7984
7985 Syntax:
7986 """""""
7987
7988 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7989 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7990
7991 ::
7992
7993       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7994       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7995       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7996
7997 Overview:
7998 """""""""
7999
8000 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8001 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8002 These are useful for performing operations on data that is not in the
8003 target's native byte order.
8004
8005 Semantics:
8006 """"""""""
8007
8008 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8009 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8010 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8011 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8012 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8013 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8014 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8015 respectively).
8016
8017 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8019
8020 Syntax:
8021 """""""
8022
8023 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8024 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8025 support all bit widths or vector types, however.
8026
8027 ::
8028
8029       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8030       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8031       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8032       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8033       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8034       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8035
8036 Overview:
8037 """""""""
8038
8039 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8040 in a value.
8041
8042 Arguments:
8043 """"""""""
8044
8045 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8046 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8047 match the argument type.
8048
8049 Semantics:
8050 """"""""""
8051
8052 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8053 each element of a vector.
8054
8055 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8057
8058 Syntax:
8059 """""""
8060
8061 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8062 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8063 targets support all bit widths or vector types, however.
8064
8065 ::
8066
8067       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8068       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8069       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8070       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8071       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8072       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8073
8074 Overview:
8075 """""""""
8076
8077 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8078 leading zeros in a variable.
8079
8080 Arguments:
8081 """"""""""
8082
8083 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8084 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8085 type must match the first argument type.
8086
8087 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8088 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8089 defined result. Historically some architectures did not provide a
8090 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8091 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8092
8093 Semantics:
8094 """"""""""
8095
8096 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8097 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8098 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8099 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8100 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8101
8102 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8104
8105 Syntax:
8106 """""""
8107
8108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8109 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8110 support all bit widths or vector types, however.
8111
8112 ::
8113
8114       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8115       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8116       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8117       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8118       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8119       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8120
8121 Overview:
8122 """""""""
8123
8124 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8125 trailing zeros.
8126
8127 Arguments:
8128 """"""""""
8129
8130 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8131 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8132 type must match the first argument type.
8133
8134 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8135 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8136 defined result. Historically some architectures did not provide a
8137 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8138 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8139
8140 Semantics:
8141 """"""""""
8142
8143 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8144 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8145 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8146 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8147 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8148
8149 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8150 -----------------------------------
8151
8152 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8153
8154 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8156
8157 Syntax:
8158 """""""
8159
8160 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8161 on any integer bit width.
8162
8163 ::
8164
8165       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8166       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8167       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8168
8169 Overview:
8170 """""""""
8171
8172 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8173 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8174 occurred during the signed summation.
8175
8176 Arguments:
8177 """"""""""
8178
8179 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8180 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8181 bit width. The second element of the result structure must be of type
8182 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8183 addition.
8184
8185 Semantics:
8186 """"""""""
8187
8188 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8189 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8190 first element of which is the signed summation, and the second element
8191 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8192 overflow.
8193
8194 Examples:
8195 """""""""
8196
8197 .. code-block:: llvm
8198
8199       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8200       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8201       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8202       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8203
8204 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8206
8207 Syntax:
8208 """""""
8209
8210 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8211 on any integer bit width.
8212
8213 ::
8214
8215       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8216       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8217       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8218
8219 Overview:
8220 """""""""
8221
8222 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8223 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8224 occurred during the unsigned summation.
8225
8226 Arguments:
8227 """"""""""
8228
8229 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8230 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8231 bit width. The second element of the result structure must be of type
8232 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8233 addition.
8234
8235 Semantics:
8236 """"""""""
8237
8238 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8239 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8240 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8241 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8242
8243 Examples:
8244 """""""""
8245
8246 .. code-block:: llvm
8247
8248       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8249       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8250       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8251       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8252
8253 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8255
8256 Syntax:
8257 """""""
8258
8259 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8260 on any integer bit width.
8261
8262 ::
8263
8264       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8265       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8266       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8267
8268 Overview:
8269 """""""""
8270
8271 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8272 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8273 overflow occurred during the signed subtraction.
8274
8275 Arguments:
8276 """"""""""
8277
8278 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8279 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8280 bit width. The second element of the result structure must be of type
8281 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8282 subtraction.
8283
8284 Semantics:
8285 """"""""""
8286
8287 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8288 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8289 first element of which is the subtraction, and the second element of
8290 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8291 overflow.
8292
8293 Examples:
8294 """""""""
8295
8296 .. code-block:: llvm
8297
8298       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8299       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8300       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8301       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8302
8303 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8305
8306 Syntax:
8307 """""""
8308
8309 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8310 on any integer bit width.
8311
8312 ::
8313
8314       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8315       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8316       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8317
8318 Overview:
8319 """""""""
8320
8321 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8322 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8323 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8324
8325 Arguments:
8326 """"""""""
8327
8328 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8329 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8330 bit width. The second element of the result structure must be of type
8331 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8332 subtraction.
8333
8334 Semantics:
8335 """"""""""
8336
8337 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8338 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8339 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8340 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8341 overflow.
8342
8343 Examples:
8344 """""""""
8345
8346 .. code-block:: llvm
8347
8348       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8349       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8350       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8351       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8352
8353 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8355
8356 Syntax:
8357 """""""
8358
8359 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8360 on any integer bit width.
8361
8362 ::
8363
8364       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8365       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8366       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8367
8368 Overview:
8369 """""""""
8370
8371 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8372 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8373 overflow occurred during the signed multiplication.
8374
8375 Arguments:
8376 """"""""""
8377
8378 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8379 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8380 bit width. The second element of the result structure must be of type
8381 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8382 multiplication.
8383
8384 Semantics:
8385 """"""""""
8386
8387 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8388 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8389 the first element of which is the multiplication, and the second element
8390 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8391 overflow.
8392
8393 Examples:
8394 """""""""
8395
8396 .. code-block:: llvm
8397
8398       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8399       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8400       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8401       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8402
8403 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8405
8406 Syntax:
8407 """""""
8408
8409 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8410 on any integer bit width.
8411
8412 ::
8413
8414       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8415       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8416       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8417
8418 Overview:
8419 """""""""
8420
8421 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8422 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8423 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8424
8425 Arguments:
8426 """"""""""
8427
8428 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8429 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8430 bit width. The second element of the result structure must be of type
8431 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8432 multiplication.
8433
8434 Semantics:
8435 """"""""""
8436
8437 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8438 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8439 the first element of which is the multiplication, and the second
8440 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8441 resulted in an overflow.
8442
8443 Examples:
8444 """""""""
8445
8446 .. code-block:: llvm
8447
8448       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8449       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8450       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8451       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8452
8453 Specialised Arithmetic Intrinsics
8454 ---------------------------------
8455
8456 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8458
8459 Syntax:
8460 """""""
8461
8462 ::
8463
8464       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8465       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8466
8467 Overview:
8468 """""""""
8469
8470 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8471 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8472 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8473 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8474 and add instructions.
8475
8476 Arguments:
8477 """"""""""
8478
8479 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8480 multiplicands, a and b, and an addend c.
8481
8482 Semantics:
8483 """"""""""
8484
8485 The expression:
8486
8487 ::
8488
8489       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8490
8491 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8492 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8493 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8494 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8495 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8496 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8497
8498 Examples:
8499 """""""""
8500
8501 .. code-block:: llvm
8502
8503       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8504
8505 Half Precision Floating Point Intrinsics
8506 ----------------------------------------
8507
8508 For most target platforms, half precision floating point is a
8509 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8510 but does not support computation in the format.
8511
8512 This means that code must first load the half-precision floating point
8513 value as an i16, then convert it to float with
8514 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8515 then be performed on the float value (including extending to double
8516 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8517 if needed, then converted to i16 with
8518 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8519 i16 value.
8520
8521 .. _int_convert_to_fp16:
8522
8523 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8525
8526 Syntax:
8527 """""""
8528
8529 ::
8530
8531       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8532
8533 Overview:
8534 """""""""
8535
8536 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8537 from single precision floating point format to half precision floating
8538 point format.
8539
8540 Arguments:
8541 """"""""""
8542
8543 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8544 converted.
8545
8546 Semantics:
8547 """"""""""
8548
8549 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8550 from single precision floating point format to half precision floating
8551 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8552 converted number.
8553
8554 Examples:
8555 """""""""
8556
8557 .. code-block:: llvm
8558
8559       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8560       store i16 %res, i16* @x, align 2
8561
8562 .. _int_convert_from_fp16:
8563
8564 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8566
8567 Syntax:
8568 """""""
8569
8570 ::
8571
8572       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8573
8574 Overview:
8575 """""""""
8576
8577 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8578 conversion from half precision floating point format to single precision
8579 floating point format.
8580
8581 Arguments:
8582 """"""""""
8583
8584 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8585 converted.
8586
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8589
8590 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8591 conversion from half single precision floating point format to single
8592 precision floating point format. The input half-float value is
8593 represented by an ``i16`` value.
8594
8595 Examples:
8596 """""""""
8597
8598 .. code-block:: llvm
8599
8600       %a = load i16* @x, align 2
8601       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8602
8603 Debugger Intrinsics
8604 -------------------
8605
8606 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8607 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8608 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8609 document.
8610
8611 Exception Handling Intrinsics
8612 -----------------------------
8613
8614 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8615 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8616 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8617
8618 .. _int_trampoline:
8619
8620 Trampoline Intrinsics
8621 ---------------------
8622
8623 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8624 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8625 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8626 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8627 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8628 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8629 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8630 extension.
8631
8632 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8633 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8634 It can be created as follows:
8635
8636 .. code-block:: llvm
8637
8638       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8639       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8640       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8641       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8642       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8643
8644 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8645 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8646
8647 .. _int_it:
8648
8649 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8651
8652 Syntax:
8653 """""""
8654
8655 ::
8656
8657       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8658
8659 Overview:
8660 """""""""
8661
8662 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8663 turning it into a trampoline.
8664
8665 Arguments:
8666 """"""""""
8667
8668 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8669 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8670 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8671 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8672 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8673 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8674 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8675 bitcast to an ``i8*``.
8676
8677 Semantics:
8678 """"""""""
8679
8680 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8681 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8682 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8683 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8684 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8685 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8686 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8687 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8688 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8689 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8690 modified, then the effect of any later call to the returned function
8691 pointer is undefined.
8692
8693 .. _int_at:
8694
8695 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8697
8698 Syntax:
8699 """""""
8700
8701 ::
8702
8703       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8704
8705 Overview:
8706 """""""""
8707
8708 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8709 a trampoline (passed as ``tramp``).
8710
8711 Arguments:
8712 """"""""""
8713
8714 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8715 code filled in by a previous call to
8716 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8717
8718 Semantics:
8719 """"""""""
8720
8721 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8722 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8723 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8724 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8725 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8726
8727 Memory Use Markers
8728 ------------------
8729
8730 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8731 memory objects and ranges where variables are immutable.
8732
8733 .. _int_lifestart:
8734
8735 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8737
8738 Syntax:
8739 """""""
8740
8741 ::
8742
8743       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8744
8745 Overview:
8746 """""""""
8747
8748 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8749 object's lifetime.
8750
8751 Arguments:
8752 """"""""""
8753
8754 The first argument is a constant integer representing the size of the
8755 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8756 to the object.
8757
8758 Semantics:
8759 """"""""""
8760
8761 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8762 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8763 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8764 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8765
8766 .. _int_lifeend:
8767
8768 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8770
8771 Syntax:
8772 """""""
8773
8774 ::
8775
8776       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8777
8778 Overview:
8779 """""""""
8780
8781 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8782 object's lifetime.
8783
8784 Arguments:
8785 """"""""""
8786
8787 The first argument is a constant integer representing the size of the
8788 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8789 to the object.
8790
8791 Semantics:
8792 """"""""""
8793
8794 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8795 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8796 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8797 object following this intrinsic may be removed as dead.
8798
8799 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8801
8802 Syntax:
8803 """""""
8804
8805 ::
8806
8807       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8808
8809 Overview:
8810 """""""""
8811
8812 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8813 a memory object will not change.
8814
8815 Arguments:
8816 """"""""""
8817
8818 The first argument is a constant integer representing the size of the
8819 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8820 to the object.
8821
8822 Semantics:
8823 """"""""""
8824
8825 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8826 the return value, the referenced memory location is constant and
8827 unchanging.
8828
8829 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8831
8832 Syntax:
8833 """""""
8834
8835 ::
8836
8837       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8838
8839 Overview:
8840 """""""""
8841
8842 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8843 memory object are mutable.
8844
8845 Arguments:
8846 """"""""""
8847
8848 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8849 The second argument is a constant integer representing the size of the
8850 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8851 pointer to the object.
8852
8853 Semantics:
8854 """"""""""
8855
8856 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8857
8858 General Intrinsics
8859 ------------------
8860
8861 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8862 purpose.
8863
8864 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8866
8867 Syntax:
8868 """""""
8869
8870 ::
8871
8872       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8873
8874 Overview:
8875 """""""""
8876
8877 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8878
8879 Arguments:
8880 """"""""""
8881
8882 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8883 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8884 source file name, and the last argument is the line number.
8885
8886 Semantics:
8887 """"""""""
8888
8889 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8890 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8891 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8892 ignored by code generation and optimization.
8893
8894 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8896
8897 Syntax:
8898 """""""
8899
8900 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8901 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8902 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8903 '``0``'.
8904
8905 ::
8906
8907       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8908       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8909       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8910       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8911       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8912
8913 Overview:
8914 """""""""
8915
8916 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8917
8918 Arguments:
8919 """"""""""
8920
8921 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8922 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8923 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8924 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8925
8926 Semantics:
8927 """"""""""
8928
8929 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8930 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8931 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8932 generation and optimization.
8933
8934 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8936
8937 Syntax:
8938 """""""
8939
8940 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8941 any integer bit width.
8942
8943 ::
8944
8945       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8946       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8947       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8948       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8949       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8950
8951 Overview:
8952 """""""""
8953
8954 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8955
8956 Arguments:
8957 """"""""""
8958
8959 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8960 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8961 global string which is the source file name, and the last argument is
8962 the line number. It returns the value of the first argument.
8963
8964 Semantics:
8965 """"""""""
8966
8967 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8968 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8969 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8970 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8971
8972 '``llvm.trap``' Intrinsic
8973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8974
8975 Syntax:
8976 """""""
8977
8978 ::
8979
8980       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8981
8982 Overview:
8983 """""""""
8984
8985 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8986
8987 Arguments:
8988 """"""""""
8989
8990 None.
8991
8992 Semantics:
8993 """"""""""
8994
8995 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8996 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8997 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8998
8999 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9001
9002 Syntax:
9003 """""""
9004
9005 ::
9006
9007       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9008
9009 Overview:
9010 """""""""
9011
9012 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9013
9014 Arguments:
9015 """"""""""
9016
9017 None.
9018
9019 Semantics:
9020 """"""""""
9021
9022 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9023 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9024 debugger.
9025
9026 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9028
9029 Syntax:
9030 """""""
9031
9032 ::
9033
9034       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9035
9036 Overview:
9037 """""""""
9038
9039 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9040 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9041 is placed on the stack before local variables.
9042
9043 Arguments:
9044 """"""""""
9045
9046 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9047 The first argument is the value loaded from the stack guard
9048 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9049 enough space to hold the value of the guard.
9050
9051 Semantics:
9052 """"""""""
9053
9054 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9055 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9056 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9057 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9058 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9059 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9060 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9061
9062 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9064
9065 Syntax:
9066 """""""
9067
9068 ::
9069
9070       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9071
9072 Overview:
9073 """""""""
9074
9075 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9076 created stack protector and if they are not equal calls the
9077 ``__stack_chk_fail()`` function.
9078
9079 Arguments:
9080 """"""""""
9081
9082 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9083 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9084
9085 Semantics:
9086 """"""""""
9087
9088 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9089 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9090 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9091
9092 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9093 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9094 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9095 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9096 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9097 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9098 codegen after the tail call decision has occurred.
9099
9100 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9102
9103 Syntax:
9104 """""""
9105
9106 ::
9107
9108       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9109       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9110
9111 Overview:
9112 """""""""
9113
9114 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9115 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9116 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9117 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9118 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9119 other object.
9120
9121 Arguments:
9122 """"""""""
9123
9124 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9125 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9126 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9127 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9128 only accepts constants.
9129
9130 Semantics:
9131 """"""""""
9132
9133 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9134 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9135 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9136 on the ``min`` argument).
9137
9138 '``llvm.expect``' Intrinsic
9139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9140
9141 Syntax:
9142 """""""
9143
9144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9145 integer bit width.
9146
9147 ::
9148
9149       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9150       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9151       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9152
9153 Overview:
9154 """""""""
9155
9156 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9157 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9158
9159 Arguments:
9160 """"""""""
9161
9162 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9163 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9164 constant value, variables are not allowed.
9165
9166 Semantics:
9167 """"""""""
9168
9169 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9170
9171 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9173
9174 Syntax:
9175 """""""
9176
9177 ::
9178
9179       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9180
9181 Overview:
9182 """""""""
9183
9184 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9185 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9186
9187 Arguments:
9188 """"""""""
9189
9190 None.
9191
9192 Semantics:
9193 """"""""""
9194
9195 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9196 by codegen.
9197
9198 Stack Map Intrinsics
9199 --------------------
9200
9201 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9202 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9203 are described in :doc:`StackMaps`.