c9f37bd4afd082051978a9aa1f73d6206f0dbd1c
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
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
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 By default, LLVM optimizes global initializers by assuming that global
505 variables defined within the module are not modified from their
506 initial values before the start of the global initializer.  This is
507 true even for variables potentially accessible from outside the
508 module, including those with external linkage or appearing in
509 ``@llvm.used``.
510
511 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
512 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
513 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
514 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
515 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
516 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
517 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
518 assume that the globals are densely packed in their section and try to
519 iterate over them as an array, alignment padding would break this
520 iteration.
521
522 For example, the following defines a global in a numbered address space
523 with an initializer, section, and alignment:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
528
529 The following example defines a thread-local global with the
530 ``initialexec`` TLS model:
531
532 .. code-block:: llvm
533
534     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
535
536 .. _functionstructure:
537
538 Functions
539 ---------
540
541 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
542 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
543 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
544 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
545 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
546 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
547 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
548 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
549 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
550 and a closing curly brace.
551
552 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
553 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
554 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
555 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
556 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
557 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
558 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
559
560 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
561 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
562 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
563 contains a list of instructions, and ends with a
564 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
565 return).
566
567 The first basic block in a function is special in two ways: it is
568 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
569 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
570 the entry block of a function). Because the block can have no
571 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
572
573 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
574 target supports it, it will emit functions to the section specified.
575
576 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
577 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
578 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
579 is specified, the function is forced to have at least that much
580 alignment. All alignments must be a power of 2.
581
582 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
583 be significant and two identical functions can be merged.
584
585 Syntax::
586
587     define [linkage] [visibility]
588            [cconv] [ret attrs]
589            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
590            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
591            [gc] { ... }
592
593 Aliases
594 -------
595
596 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
597 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
598 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
599 :ref:`visibility style <visibility>`.
600
601 Syntax::
602
603     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
604
605 .. _namedmetadatastructure:
606
607 Named Metadata
608 --------------
609
610 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
611 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
612 operands for a named metadata.
613
614 Syntax::
615
616     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
617     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
618     !1 = metadata !{metadata !"one"}
619     !2 = metadata !{metadata !"two"}
620     ; A named metadata.
621     !name = !{!0, !1, !2}
622
623 .. _paramattrs:
624
625 Parameter Attributes
626 --------------------
627
628 The return type and each parameter of a function type may have a set of
629 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
630 used to communicate additional information about the result or
631 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
632 of the function, not of the function type, so functions with different
633 parameter attributes can have the same function type.
634
635 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
636 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
637 For example:
638
639 .. code-block:: llvm
640
641     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
642     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
643     declare signext i8 @returns_signed_char()
644
645 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
646 ``readonly``) come immediately after the argument list.
647
648 Currently, only the following parameter attributes are defined:
649
650 ``zeroext``
651     This indicates to the code generator that the parameter or return
652     value should be zero-extended to the extent required by the target's
653     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
654     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
655 ``signext``
656     This indicates to the code generator that the parameter or return
657     value should be sign-extended to the extent required by the target's
658     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
659     the callee (for a return value).
660 ``inreg``
661     This indicates that this parameter or return value should be treated
662     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
663     a function call or return (usually, by putting it in a register as
664     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
665     two different kinds of registers). Use of this attribute is
666     target-specific.
667 ``byval``
668     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
669     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
670     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
671     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
672     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
673     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
674     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
675     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
676     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
677     values.
678
679     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
680     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
681     form and the known alignment of the pointer specified to the call
682     site. If the alignment is not specified, then the code generator
683     makes a target-specific assumption.
684
685 ``sret``
686     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
687     structure that is the return value of the function in the source
688     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
689     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
690     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
691     the first parameter. This is not a valid attribute for return
692     values.
693 ``noalias``
694     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
695     the argument or return value do not alias pointer values which are
696     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
697     call to the parent function, dependencies between memory references
698     from before or after the call and from those during the call are
699     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
700     value used in that call. The caller shares the responsibility with
701     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
702     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
703     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
704
705     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
706     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
707     though it is slightly weaker.
708
709     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
710     while LLVM's ``noalias`` is.
711 ``nocapture``
712     This indicates that the callee does not make any copies of the
713     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _nest:
717
718 ``nest``
719     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
720     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
721     attribute for return values.
722
723 .. _gc:
724
725 Garbage Collector Names
726 -----------------------
727
728 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
729 string:
730
731 .. code-block:: llvm
732
733     define void @f() gc "name" { ... }
734
735 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
736 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
737 support the named garbage collection algorithm.
738
739 .. _fnattrs:
740
741 Function Attributes
742 -------------------
743
744 Function attributes are set to communicate additional information about
745 a function. Function attributes are considered to be part of the
746 function, not of the function type, so functions with different function
747 attributes can have the same function type.
748
749 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
750 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
751 example:
752
753 .. code-block:: llvm
754
755     define void @f() noinline { ... }
756     define void @f() alwaysinline { ... }
757     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
758     define void @f() optsize { ... }
759
760 ``address_safety``
761     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
762     for this function.
763 ``alignstack(<n>)``
764     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
765     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
766     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
767     parentheses.
768 ``alwaysinline``
769     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
770     this function into callers whenever possible, ignoring any active
771     inlining size threshold for this caller.
772 ``nonlazybind``
773     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
774     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
775     startup time if the function is not called during program startup.
776 ``inlinehint``
777     This attribute indicates that the source code contained a hint that
778     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
779     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
780     inliner.
781 ``naked``
782     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
783     function. This can have very system-specific consequences.
784 ``noimplicitfloat``
785     This attributes disables implicit floating point instructions.
786 ``noinline``
787     This attribute indicates that the inliner should never inline this
788     function in any situation. This attribute may not be used together
789     with the ``alwaysinline`` attribute.
790 ``noredzone``
791     This attribute indicates that the code generator should not use a
792     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
793 ``noreturn``
794     This function attribute indicates that the function never returns
795     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
796     function ever does dynamically return.
797 ``nounwind``
798     This function attribute indicates that the function never returns
799     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
800     unwind, its runtime behavior is undefined.
801 ``optsize``
802     This attribute suggests that optimization passes and code generator
803     passes make choices that keep the code size of this function low,
804     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
805 ``readnone``
806     This attribute indicates that the function computes its result (or
807     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
808     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
809     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
810     caller functions. It does not write through any pointer arguments
811     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
812     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
813     the ``C++`` exception throwing methods.
814 ``readonly``
815     This attribute indicates that the function does not write through
816     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
817     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
818     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
819     state that may be set in the caller. A readonly function always
820     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
821     called with the same set of arguments and global state. It cannot
822     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
823     methods.
824 ``returns_twice``
825     This attribute indicates that this function can return twice. The C
826     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
827     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
828     functions.
829 ``ssp``
830     This attribute indicates that the function should emit a stack
831     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
832     placed on the stack before the local variables that's checked upon
833     return from the function to see if it has been overwritten. A
834     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
835     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
836
837     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
838     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
839     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
840       ``ssp-buffer-size``.
841
842     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
843     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
844     function will have an ``ssp`` attribute.
845 ``sspreq``
846     This attribute indicates that the function should *always* emit a
847     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
848     attribute.
849
850     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
851     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
852     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
853     an ``sspreq`` attribute.
854 ``sspstrong``
855     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
856     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
857     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
858     will enable protectors for functions with:
859
860     - Arrays of any size and type
861     - Aggregates containing an array of any size and type.
862     - Calls to alloca().
863     - Local variables that have had their address taken.
864
865     This overrides the ``ssp`` function attribute.
866
867     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
868     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
869     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
870 ``uwtable``
871     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
872     an unwind table entry be produce for this function even if we can
873     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
874     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
875     units.
876 ``noduplicate``
877     This attribute indicates that calls to the function cannot be
878     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
879     within its parent function, but may not be duplicated within
880     its parent function.
881
882     A function containing a ``noduplicate`` call may still
883     be an inlining candidate, provided that the call is not
884     duplicated by inlining. That implies that the function has
885     internal linkage and only has one call site, so the original
886     call is dead after inlining.
887
888 .. _moduleasm:
889
890 Module-Level Inline Assembly
891 ----------------------------
892
893 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
894 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
895 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
896 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
897
898 .. code-block:: llvm
899
900     module asm "inline asm code goes here"
901     module asm "more can go here"
902
903 The strings can contain any character by escaping non-printable
904 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
905 two digit hex code for the number.
906
907 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
908 assembly code is generated.
909
910 Data Layout
911 -----------
912
913 A module may specify a target specific data layout string that specifies
914 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
915 simply:
916
917 .. code-block:: llvm
918
919     target datalayout = "layout specification"
920
921 The *layout specification* consists of a list of specifications
922 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
923 with a letter and may include other information after the letter to
924 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
925 as follows:
926
927 ``E``
928     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
929     the bits with the most significance have the lowest address
930     location.
931 ``e``
932     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
933     is, the bits with the least significance have the lowest address
934     location.
935 ``S<size>``
936     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
937     promotion of stack variables is limited to the natural stack
938     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
939     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
940     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
941     alignment promotions.
942 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
943     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
944     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
945     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
946     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
947     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
948     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
949 ``i<size>:<abi>:<pref>``
950     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
951     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
952 ``v<size>:<abi>:<pref>``
953     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
954     ``<size>``.
955 ``f<size>:<abi>:<pref>``
956     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
957     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
958     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
959     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
960     targets.
961 ``a<size>:<abi>:<pref>``
962     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
963     ``<size>``.
964 ``s<size>:<abi>:<pref>``
965     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
966     ``<size>``.
967 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
968     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
969     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
970     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
971     this set are considered to support most general arithmetic operations
972     efficiently.
973
974 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
975 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
976 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
977 specifications are given in this list:
978
979 -  ``E`` - big endian
980 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
981 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
982 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
983 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
984 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
985 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
986 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
987    alignment of 64-bits
988 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
989 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
990 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
991 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
992 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
993 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
994 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
995
996 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
997 following rules:
998
999 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1000    that specification is used.
1001 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1002    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1003    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1004    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1005    given the default specifications above, the i7 type will use the
1006    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1007    alignment of i64 (largest specified).
1008 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1009    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1010    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1011    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1012
1013 The function of the data layout string may not be what you expect.
1014 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1015 the code generator should use.
1016
1017 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1018 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1019 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1020 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1021 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1022 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1023 that require precise layout information, but this also prevents those
1024 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1025
1026 .. _pointeraliasing:
1027
1028 Pointer Aliasing Rules
1029 ----------------------
1030
1031 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1032 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1033 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1034 to the following rules:
1035
1036 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1037    value it is *based* on.
1038 -  An address of a global variable is associated with the address range
1039    of the variable's storage.
1040 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1041    address range of the allocated storage.
1042 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1043    address.
1044 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1045    a function not defined within LLVM may be associated with address
1046    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1047    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1048    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1049
1050 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1051 following rules:
1052
1053 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1054    on the first operand of the ``getelementptr``.
1055 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1056    ``bitcast``.
1057 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1058    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1059    the pointer's value.
1060 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1061
1062 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1063 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1064
1065 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1066 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1067 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1068 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1069 alignment of the store.
1070
1071 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1072 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1073 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1074 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1075 alias analysis.
1076
1077 .. _volatile:
1078
1079 Volatile Memory Accesses
1080 ------------------------
1081
1082 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1083 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1084 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1085 volatile operations or change their order of execution relative to other
1086 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1087 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1088 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1089
1090 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1091 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1092 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1093 target-legal volatile load/store instructions.
1094
1095 .. admonition:: Rationale
1096
1097  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1098  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1099  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1100  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1101  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1102  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1103  do not violate the frontend's contract with the language.
1104
1105 .. _memmodel:
1106
1107 Memory Model for Concurrent Operations
1108 --------------------------------------
1109
1110 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1111 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1112 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1113 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1114
1115 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1116
1117 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1118 that
1119
1120 -  Is a superset of single-thread program order, and
1121 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1122    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1123    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1124    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1125    Constraints <ordering>`).
1126
1127 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1128 between a thread and signals executing inside that thread.
1129
1130 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1131 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1132 (defined) write operations (store instructions, atomic
1133 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1134 section, initialized globals are considered to have a write of the
1135 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1136 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1137 may see any write to the same byte, except:
1138
1139 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1140    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1141    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1142 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1143    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1144
1145 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1146
1147 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1148    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1149    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1150    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1151    synchronization.)
1152 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1153    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1154 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1155    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1156 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1157    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1158    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1159    constraints on how the choice is made.
1160 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1161
1162 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1163 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1164 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1165 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1166 than one instruction to read the series of bytes.
1167
1168 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1169 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1170 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1171 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1172 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1173 from an address, introducing a store can change a load that may see
1174 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1175
1176 .. _ordering:
1177
1178 Atomic Memory Ordering Constraints
1179 ----------------------------------
1180
1181 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1182 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1183 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1184 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1185 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1186 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1187 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1188 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1189 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1190 differently since they don't take an address. See that instruction's
1191 documentation for details.
1192
1193 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1194 :doc:`Atomics`.
1195
1196 ``unordered``
1197     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1198     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1199     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1200     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1201     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1202     to make them atomic in any interesting way.
1203 ``monotonic``
1204     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1205     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1206     address. All modification orders must be compatible with the
1207     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1208     orders can be combined to a global total order for the whole program
1209     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1210     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1211     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1212     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1213     happens before another atomic read of the same address, the later
1214     read must see the same value or a later value in the address's
1215     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1216     stronger) operations on the same address. If an address is written
1217     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1218     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1219     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1220     ``memory_order_relaxed``.
1221 ``acquire``
1222     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1223     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1224     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1225 ``release``
1226     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1227     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1228     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1229     complete description; see the C++0x definition of a release
1230     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1231     ``memory_order_release``.
1232 ``acq_rel`` (acquire+release)
1233     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1234     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1235 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1236     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1237     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1238     writes), there is a global total order on all
1239     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1240     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1241     modification orders of all the affected addresses. Each
1242     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1243     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1244     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1245
1246 .. _singlethread:
1247
1248 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1249 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1250 other operations running in the same thread (for example, in signal
1251 handlers).
1252
1253 .. _fastmath:
1254
1255 Fast-Math Flags
1256 ---------------
1257
1258 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1259 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1260 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1261 otherwise unsafe floating point operations
1262
1263 ``nnan``
1264    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1265    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1266    NaNs, but the value of the result is undefined.
1267
1268 ``ninf``
1269    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1270    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1271    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1272
1273 ``nsz``
1274    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1275    argument or result as insignificant.
1276
1277 ``arcp``
1278    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1279    argument rather than perform division.
1280
1281 ``fast``
1282    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1283    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1284    flag implies all the others.
1285
1286 .. _typesystem:
1287
1288 Type System
1289 ===========
1290
1291 The LLVM type system is one of the most important features of the
1292 intermediate representation. Being typed enables a number of
1293 optimizations to be performed on the intermediate representation
1294 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1295 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1296 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1297 not feasible to perform on normal three address code representations.
1298
1299 Type Classifications
1300 --------------------
1301
1302 The types fall into a few useful classifications:
1303
1304
1305 .. list-table::
1306    :header-rows: 1
1307
1308    * - Classification
1309      - Types
1310
1311    * - :ref:`integer <t_integer>`
1312      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1313        ``i64``, ...
1314
1315    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1316      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1317        ``ppc_fp128``
1318
1319
1320    * - first class
1321
1322        .. _t_firstclass:
1323
1324      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1325        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1326        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1327        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1328
1329    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1330      - :ref:`label <t_label>`,
1331        :ref:`void <t_void>`,
1332        :ref:`integer <t_integer>`,
1333        :ref:`floating point <t_floating>`,
1334        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1335        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1336
1337    * - :ref:`derived <t_derived>`
1338      - :ref:`array <t_array>`,
1339        :ref:`function <t_function>`,
1340        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1341        :ref:`structure <t_struct>`,
1342        :ref:`vector <t_vector>`,
1343        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1344
1345 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1346 Values of these types are the only ones which can be produced by
1347 instructions.
1348
1349 .. _t_primitive:
1350
1351 Primitive Types
1352 ---------------
1353
1354 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1355 system.
1356
1357 .. _t_integer:
1358
1359 Integer Type
1360 ^^^^^^^^^^^^
1361
1362 Overview:
1363 """""""""
1364
1365 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1366 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1367 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1368
1369 Syntax:
1370 """""""
1371
1372 ::
1373
1374       iN
1375
1376 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1377 value.
1378
1379 Examples:
1380 """""""""
1381
1382 +----------------+------------------------------------------------+
1383 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1384 +----------------+------------------------------------------------+
1385 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1386 +----------------+------------------------------------------------+
1387 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1388 +----------------+------------------------------------------------+
1389
1390 .. _t_floating:
1391
1392 Floating Point Types
1393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1394
1395 .. list-table::
1396    :header-rows: 1
1397
1398    * - Type
1399      - Description
1400
1401    * - ``half``
1402      - 16-bit floating point value
1403
1404    * - ``float``
1405      - 32-bit floating point value
1406
1407    * - ``double``
1408      - 64-bit floating point value
1409
1410    * - ``fp128``
1411      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1412
1413    * - ``x86_fp80``
1414      -  80-bit floating point value (X87)
1415
1416    * - ``ppc_fp128``
1417      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1418
1419 .. _t_x86mmx:
1420
1421 X86mmx Type
1422 ^^^^^^^^^^^
1423
1424 Overview:
1425 """""""""
1426
1427 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1428 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1429 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1430 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1431 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1432 of this type.
1433
1434 Syntax:
1435 """""""
1436
1437 ::
1438
1439       x86mmx
1440
1441 .. _t_void:
1442
1443 Void Type
1444 ^^^^^^^^^
1445
1446 Overview:
1447 """""""""
1448
1449 The void type does not represent any value and has no size.
1450
1451 Syntax:
1452 """""""
1453
1454 ::
1455
1456       void
1457
1458 .. _t_label:
1459
1460 Label Type
1461 ^^^^^^^^^^
1462
1463 Overview:
1464 """""""""
1465
1466 The label type represents code labels.
1467
1468 Syntax:
1469 """""""
1470
1471 ::
1472
1473       label
1474
1475 .. _t_metadata:
1476
1477 Metadata Type
1478 ^^^^^^^^^^^^^
1479
1480 Overview:
1481 """""""""
1482
1483 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1484 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1485
1486 Syntax:
1487 """""""
1488
1489 ::
1490
1491       metadata
1492
1493 .. _t_derived:
1494
1495 Derived Types
1496 -------------
1497
1498 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1499 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1500 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1501 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1502 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1503 as the element type of another array.
1504
1505 .. _t_aggregate:
1506
1507 Aggregate Types
1508 ^^^^^^^^^^^^^^^
1509
1510 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1511 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1512 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1513 aggregate types.
1514
1515 .. _t_array:
1516
1517 Array Type
1518 ^^^^^^^^^^
1519
1520 Overview:
1521 """""""""
1522
1523 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1524 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1525 elements) and an underlying data type.
1526
1527 Syntax:
1528 """""""
1529
1530 ::
1531
1532       [<# elements> x <elementtype>]
1533
1534 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1535 be any type with a size.
1536
1537 Examples:
1538 """""""""
1539
1540 +------------------+--------------------------------------+
1541 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1542 +------------------+--------------------------------------+
1543 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1544 +------------------+--------------------------------------+
1545 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1546 +------------------+--------------------------------------+
1547
1548 Here are some examples of multidimensional arrays:
1549
1550 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1551 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1552 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1553 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1554 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1555 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1556 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1557
1558 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1559 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1560 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1561 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1562 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1563 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1564 example.
1565
1566 .. _t_function:
1567
1568 Function Type
1569 ^^^^^^^^^^^^^
1570
1571 Overview:
1572 """""""""
1573
1574 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1575 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1576 of a function type is a first class type or a void type.
1577
1578 Syntax:
1579 """""""
1580
1581 ::
1582
1583       <returntype> (<parameter list>)
1584
1585 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1586 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1587 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1588 Variable argument functions can access their arguments with the
1589 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1590 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1591
1592 Examples:
1593 """""""""
1594
1595 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1596 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1597 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1598 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1599 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1600 | ``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. |
1601 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1602 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1603 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1604
1605 .. _t_struct:
1606
1607 Structure Type
1608 ^^^^^^^^^^^^^^
1609
1610 Overview:
1611 """""""""
1612
1613 The structure type is used to represent a collection of data members
1614 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1615 a size.
1616
1617 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1618 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1619 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1620 '``insertvalue``' instructions.
1621
1622 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1623 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1624 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1625 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1626 required to match what the underlying code generator expects.
1627
1628 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1629 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1630 identified types are always defined at the top level with a name.
1631 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1632 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1633 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1634
1635 Syntax:
1636 """""""
1637
1638 ::
1639
1640       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1641       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1642
1643 Examples:
1644 """""""""
1645
1646 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1647 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1648 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1649 | ``{ 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``.  |
1650 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1651 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1652 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1653
1654 .. _t_opaque:
1655
1656 Opaque Structure Types
1657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1658
1659 Overview:
1660 """""""""
1661
1662 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1663 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1664 notion of a forward declared structure.
1665
1666 Syntax:
1667 """""""
1668
1669 ::
1670
1671       %X = type opaque
1672       %52 = type opaque
1673
1674 Examples:
1675 """""""""
1676
1677 +--------------+-------------------+
1678 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1679 +--------------+-------------------+
1680
1681 .. _t_pointer:
1682
1683 Pointer Type
1684 ^^^^^^^^^^^^
1685
1686 Overview:
1687 """""""""
1688
1689 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1690 commonly used to reference objects in memory.
1691
1692 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1693 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1694 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1695 are target-specific.
1696
1697 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1698 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1699
1700 Syntax:
1701 """""""
1702
1703 ::
1704
1705       <type> *
1706
1707 Examples:
1708 """""""""
1709
1710 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1711 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1712 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1713 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1714 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1715 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1716 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1717
1718 .. _t_vector:
1719
1720 Vector Type
1721 ^^^^^^^^^^^
1722
1723 Overview:
1724 """""""""
1725
1726 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1727 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1728 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1729 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1730 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1731
1732 Syntax:
1733 """""""
1734
1735 ::
1736
1737       < <# elements> x <elementtype> >
1738
1739 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1740 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1741 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1742
1743 Examples:
1744 """""""""
1745
1746 +-------------------+--------------------------------------------------+
1747 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1748 +-------------------+--------------------------------------------------+
1749 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1750 +-------------------+--------------------------------------------------+
1751 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1752 +-------------------+--------------------------------------------------+
1753 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1754 +-------------------+--------------------------------------------------+
1755
1756 Constants
1757 =========
1758
1759 LLVM has several different basic types of constants. This section
1760 describes them all and their syntax.
1761
1762 Simple Constants
1763 ----------------
1764
1765 **Boolean constants**
1766     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1767     of the ``i1`` type.
1768 **Integer constants**
1769     Standard integers (such as '4') are constants of the
1770     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1771     integer types.
1772 **Floating point constants**
1773     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1774     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1775     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1776     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1777     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1778     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1779     point <t_floating>` type.
1780 **Null pointer constants**
1781     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1782     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1783
1784 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1785 floating point constants. For example, the form
1786 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1787 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1788 constants are required (and the only time that they are generated by the
1789 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1790 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1791 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1792 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1793 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1794
1795 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1796 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1797 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1798 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1799 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1800 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1801 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1802 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1803 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1804 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1805 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1806 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1807 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1808 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1809
1810 There are no constants of type x86mmx.
1811
1812 Complex Constants
1813 -----------------
1814
1815 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1816 constants and smaller complex constants.
1817
1818 **Structure constants**
1819     Structure constants are represented with notation similar to
1820     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1821     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1822     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1823     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1824     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1825     must match those specified by the type.
1826 **Array constants**
1827     Array constants are represented with notation similar to array type
1828     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1829     square brackets (``[]``)). For example:
1830     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1831     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1832     match those specified by the type.
1833 **Vector constants**
1834     Vector constants are represented with notation similar to vector
1835     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1836     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1837     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1838     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1839     elements must match those specified by the type.
1840 **Zero initialization**
1841     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1842     value to zero of *any* type, including scalar and
1843     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1844     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1845     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1846 **Metadata node**
1847     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1848     type <t_metadata>`. For example:
1849     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1850     constants that are meant to be interpreted as part of the
1851     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1852     information such as debug info.
1853
1854 Global Variable and Function Addresses
1855 --------------------------------------
1856
1857 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1858 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1859 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1860 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1861 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1862 file:
1863
1864 .. code-block:: llvm
1865
1866     @X = global i32 17
1867     @Y = global i32 42
1868     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1869
1870 .. _undefvalues:
1871
1872 Undefined Values
1873 ----------------
1874
1875 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1876 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1877 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1878 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1879
1880 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1881 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1882 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1883 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1884
1885 .. code-block:: llvm
1886
1887       %A = add %X, undef
1888       %B = sub %X, undef
1889       %C = xor %X, undef
1890     Safe:
1891       %A = undef
1892       %B = undef
1893       %C = undef
1894
1895 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1896 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1897
1898 .. code-block:: llvm
1899
1900       %A = or %X, undef
1901       %B = and %X, undef
1902     Safe:
1903       %A = -1
1904       %B = 0
1905     Unsafe:
1906       %A = undef
1907       %B = undef
1908
1909 These logical operations have bits that are not always affected by the
1910 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1911 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1912 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1913 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1914 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1915 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1916 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1917 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1918
1919 .. code-block:: llvm
1920
1921       %A = select undef, %X, %Y
1922       %B = select undef, 42, %Y
1923       %C = select %X, %Y, undef
1924     Safe:
1925       %A = %X     (or %Y)
1926       %B = 42     (or %Y)
1927       %C = %Y
1928     Unsafe:
1929       %A = undef
1930       %B = undef
1931       %C = undef
1932
1933 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1934 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1935 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1936 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1937 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1938 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1939 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1940
1941 .. code-block:: llvm
1942
1943       %A = xor undef, undef
1944
1945       %B = undef
1946       %C = xor %B, %B
1947
1948       %D = undef
1949       %E = icmp lt %D, 4
1950       %F = icmp gte %D, 4
1951
1952     Safe:
1953       %A = undef
1954       %B = undef
1955       %C = undef
1956       %D = undef
1957       %E = undef
1958       %F = undef
1959
1960 This example points out that two '``undef``' operands are not
1961 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1962 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1963 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1964 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1965 its value over its "live range". This is true because the variable
1966 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1967 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1968 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1969 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1970 uses with" concept would not hold.
1971
1972 .. code-block:: llvm
1973
1974       %A = fdiv undef, %X
1975       %B = fdiv %X, undef
1976     Safe:
1977       %A = undef
1978     b: unreachable
1979
1980 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1981 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1982 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1983 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1984 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1985 However, in the second example, we can make a more aggressive
1986 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1987 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1988 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1989 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1990 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1991 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1992
1993 .. code-block:: llvm
1994
1995     a:  store undef -> %X
1996     b:  store %X -> undef
1997     Safe:
1998     a: <deleted>
1999     b: unreachable
2000
2001 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2002 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2003 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2004 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2005 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2006
2007 .. _poisonvalues:
2008
2009 Poison Values
2010 -------------
2011
2012 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2013 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2014 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2015 which results in undefined behavior.
2016
2017 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2018 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2019 the ``nsw`` flag.
2020
2021 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2022
2023 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2024 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2025    their dynamic predecessor basic block.
2026 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2027    in the dynamic callers of their functions.
2028 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2029    instructions that dynamically transfer control back to them.
2030 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2031    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2032    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2033 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2034    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2035    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2036    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2037 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2038    most recent preceding instruction with externally visible side
2039    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2040    operations <volatile>`.)
2041 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2042    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2043    multiple successors and the instruction is always executed when
2044    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2045    when control is transferred to another.
2046 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2047    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2048    be different if the terminator had transferred control to a different
2049    successor.
2050 -  Dependence is transitive.
2051
2052 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2053 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2054 on a poison value has undefined behavior.
2055
2056 Here are some examples:
2057
2058 .. code-block:: llvm
2059
2060     entry:
2061       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2062       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2063       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2064       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2065
2066       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2067       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2068
2069       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2070
2071       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2072       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2073       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2074       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2075
2076       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2077       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2078
2079     true:
2080       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2081                                            ; it has undefined behavior.
2082       br label %end
2083
2084     end:
2085       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2086                                            ; Both edges into this PHI are
2087                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2088                                            ; always results in a poison value.
2089
2090       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2091                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2092                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2093
2094       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2095                                            ; The same branch again, but this time the
2096                                            ; true block doesn't have side effects.
2097
2098     second_true:
2099       ; No side effects!
2100       ret void
2101
2102     second_end:
2103       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2104                                            ; on the store in %end. Also, it is
2105                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2106                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2107                                            ; behavior in this example).
2108
2109 .. _blockaddress:
2110
2111 Addresses of Basic Blocks
2112 -------------------------
2113
2114 ``blockaddress(@function, %block)``
2115
2116 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2117 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2118 Taking the address of the entry block is illegal.
2119
2120 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2121 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2122 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2123 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2124 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2125 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2126 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2127 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2128 instruction.
2129
2130 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2131 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2132
2133 Constant Expressions
2134 --------------------
2135
2136 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2137 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2138 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2139 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2140 The following is the syntax for constant expressions:
2141
2142 ``trunc (CST to TYPE)``
2143     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2144     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2145 ``zext (CST to TYPE)``
2146     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2147     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2148 ``sext (CST to TYPE)``
2149     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2150     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2151 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2152     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2153     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2154     must be floating point.
2155 ``fpext (CST to TYPE)``
2156     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2157     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2158     floating point.
2159 ``fptoui (CST to TYPE)``
2160     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2161     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2162     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2163     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2164     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2165 ``fptosi (CST to TYPE)``
2166     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2167     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2168     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2169     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2170     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2171 ``uitofp (CST to TYPE)``
2172     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2173     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2174     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2175     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2176     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2177 ``sitofp (CST to TYPE)``
2178     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2179     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2180     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2181     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2182     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2183 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2184     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2185     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2186     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2187     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2188 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2189     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2190     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2191     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2192     This one is *really* dangerous!
2193 ``bitcast (CST to TYPE)``
2194     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2195     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2196     instruction <i_bitcast>`.
2197 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2198     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2199     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2200     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2201     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2202 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2203     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2204 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2205     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2206 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2207     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2208 ``extractelement (VAL, IDX)``
2209     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2210     constants.
2211 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2212     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2213     constants.
2214 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2215     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2216     constants.
2217 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2218     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2219     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2220     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2221     least one index value must be specified.
2222 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2223     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2224     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2225     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2226     value must be specified.
2227 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2228     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2229     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2230     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2231     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2232     operations on floating point values are allowed).
2233
2234 Other Values
2235 ============
2236
2237 Inline Assembler Expressions
2238 ----------------------------
2239
2240 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2241 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2242 value represents the inline assembler as a string (containing the
2243 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2244 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2245 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2246 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2247 assembler expression is:
2248
2249 .. code-block:: llvm
2250
2251     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2252
2253 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2254 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2255 Thus, typically we have:
2256
2257 .. code-block:: llvm
2258
2259     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2260
2261 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2262 marked as having side effects. This is done through the use of the
2263 '``sideeffect``' keyword, like so:
2264
2265 .. code-block:: llvm
2266
2267     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2268
2269 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2270 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2271 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2272 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2273 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2274 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2275
2276 .. code-block:: llvm
2277
2278     call void asm alignstack "eieio", ""()
2279
2280 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2281 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2282 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2283 the only supported dialects. An example is:
2284
2285 .. code-block:: llvm
2286
2287     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2288
2289 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2290 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2291 keyword last.
2292
2293 Inline Asm Metadata
2294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2295
2296 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2297 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2298 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2299 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2300 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2301 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2302 it. For example:
2303
2304 .. code-block:: llvm
2305
2306     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2307     ...
2308     !42 = !{ i32 1234567 }
2309
2310 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2311 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2312 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2313 occurs on.
2314
2315 .. _metadata:
2316
2317 Metadata Nodes and Metadata Strings
2318 -----------------------------------
2319
2320 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2321 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2322 code generator. One example application of metadata is source-level
2323 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2324 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2325 preceding exclamation point ('``!``').
2326
2327 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2328 contain any character by escaping non-printable characters with
2329 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2330 "``!"test\00"``".
2331
2332 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2333 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2334 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2335 their operand. For example:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2340
2341 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2342 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2343 example:
2344
2345 .. code-block:: llvm
2346
2347     !foo =  metadata !{!4, !3}
2348
2349 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2350 function is using two metadata arguments:
2351
2352 .. code-block:: llvm
2353
2354     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2355
2356 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2357 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2358
2359 .. code-block:: llvm
2360
2361     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2362
2363 More information about specific metadata nodes recognized by the
2364 optimizers and code generator is found below.
2365
2366 '``tbaa``' Metadata
2367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2368
2369 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2370 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2371 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2372 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2373 custom alias analysis behavior for other languages.
2374
2375 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2376 to three fields, e.g.:
2377
2378 .. code-block:: llvm
2379
2380     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2381     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2382     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2383     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2384
2385 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2386 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2387 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2388 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2389 common names.
2390
2391 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2392 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2393 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2394 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2395 from multiple front-ends is handled conservatively.
2396
2397 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2398 indicates that the type is "constant" (meaning
2399 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2400 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2401
2402 '``tbaa.struct``' Metadata
2403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2404
2405 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2406 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2407 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2408 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2409 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2410 of the aggregate.
2411
2412 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2413 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2414
2415 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2416 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2417 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2418 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2419 its tbaa tag. e.g.:
2420
2421 .. code-block:: llvm
2422
2423     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2424
2425 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2426 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2427 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2428
2429 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2430 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2431 does not carry useful data and need not be preserved.
2432
2433 '``fpmath``' Metadata
2434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2435
2436 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2437 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2438 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2439 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2440 it. ULP is defined as follows:
2441
2442     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2443     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2444     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2445     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2446     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2447
2448 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2449 number representing the maximum relative error, for example:
2450
2451 .. code-block:: llvm
2452
2453     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2454
2455 '``range``' Metadata
2456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2457
2458 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2459 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2460 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2461 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2462 pair has the following properties:
2463
2464 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2465 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2466 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2467 -  The range is allowed to wrap.
2468 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2469    ``a!=b``.
2470
2471 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2472 they must be non-contiguous.
2473
2474 Examples:
2475
2476 .. code-block:: llvm
2477
2478       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2479       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2480       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2481       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2482     ...
2483     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2484     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2485     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2486     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2487
2488 Module Flags Metadata
2489 =====================
2490
2491 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2492 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2493 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2494 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2495 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2496 look it up.
2497
2498 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2499 Each triplet has the following form:
2500
2501 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2502    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2503    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2504    described below.
2505 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2506    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2507    including entries with the **Require** behavior).
2508 -  The third element is the value of the flag.
2509
2510 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2511 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2512 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2513 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2514 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2515 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2516
2517 The following behaviors are supported:
2518
2519 .. list-table::
2520    :header-rows: 1
2521    :widths: 10 90
2522
2523    * - Value
2524      - Behavior
2525
2526    * - 1
2527      - **Error**
2528            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2529            is that of the operands.
2530
2531    * - 2
2532      - **Warning**
2533            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2534            operand for the flag from the first module being linked.
2535
2536    * - 3
2537      - **Require**
2538            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2539            specified value after linking is performed. The value must be a
2540            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2541            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2542            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2543            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2544            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2545
2546    * - 4
2547      - **Override**
2548            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2549            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2550            differ, an error will be emitted.
2551
2552    * - 5
2553      - **Append**
2554            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2555
2556    * - 6
2557      - **AppendUnique**
2558            Appends the two values, which are required to be metadata
2559            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2560            during the append operation.
2561
2562 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2563 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2564 value) or **Override**.
2565
2566 An example of module flags:
2567
2568 .. code-block:: llvm
2569
2570     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2571     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2572     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2573     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2574       metadata !{
2575         metadata !"foo", i32 1
2576       }
2577     }
2578     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2579
2580 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2581    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2582    values are not equal.
2583
2584 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2585    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2586    '37'.
2587
2588 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2589    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2590    warning if their values are not equal.
2591
2592 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2593
2594    ::
2595
2596        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2597
2598    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2599    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2600    performed.
2601
2602 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2603 ----------------------------------------------------
2604
2605 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2606 collection in a special section called "image info". The metadata
2607 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2608 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2609 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2610 be merged rather than appended together.
2611
2612 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2613 following key-value pairs:
2614
2615 .. list-table::
2616    :header-rows: 1
2617    :widths: 30 70
2618
2619    * - Key
2620      - Value
2621
2622    * - ``Objective-C Version``
2623      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2624
2625    * - ``Objective-C Image Info Version``
2626      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2627        always 0.
2628
2629    * - ``Objective-C Image Info Section``
2630      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2631        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2632        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2633        Objective-C ABI version 2.
2634
2635    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2636      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2637        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2638        collection supported.
2639
2640    * - ``Objective-C GC Only``
2641      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2642        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2643        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2644
2645 Some important flag interactions:
2646
2647 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2648    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2649    2, then the resulting module has the
2650    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2651 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2652    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2653
2654 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2655 --------------------------------------------
2656
2657 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2658 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2659 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2660 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2661
2662 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2663 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2664 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2665 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2666 list of metadata strings defining linker options.
2667
2668 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2669 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2670 framework::
2671
2672     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
2673        metadata !{
2674           metadata !{ metadata !"-lz" },
2675           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2676     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2677
2678 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2679 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2680 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2681 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2682 assembly writer or object file emitter.
2683
2684 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2685 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2686 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2687
2688 Intrinsic Global Variables
2689 ==========================
2690
2691 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2692 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2693 All globals of this sort should have a section specified as
2694 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2695 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2696
2697 The '``llvm.used``' Global Variable
2698 -----------------------------------
2699
2700 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2701 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2702 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2703 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2704 use of it is:
2705
2706 .. code-block:: llvm
2707
2708     @X = global i8 4
2709     @Y = global i32 123
2710
2711     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2712        i8* @X,
2713        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2714     ], section "llvm.metadata"
2715
2716 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2717 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2718 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2719 variable has internal linkage and no references other than that from the
2720 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2721 represent references from inline asms and other things the compiler
2722 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2723
2724 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2725 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2726 molesting the symbol.
2727
2728 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2729 --------------------------------------------
2730
2731 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2732 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2733 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2734 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2735 by ``@llvm.used``.
2736
2737 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2738 and should not be exposed to source languages.
2739
2740 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2741 -------------------------------------------
2742
2743 .. code-block:: llvm
2744
2745     %0 = type { i32, void ()* }
2746     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2747
2748 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2749 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2750 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2751 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2752 is not defined.
2753
2754 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2755 -------------------------------------------
2756
2757 .. code-block:: llvm
2758
2759     %0 = type { i32, void ()* }
2760     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2761
2762 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2763 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2764 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2765 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2766 defined.
2767
2768 Instruction Reference
2769 =====================
2770
2771 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2772 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2773 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2774 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2775 :ref:`other instructions <otherops>`.
2776
2777 .. _terminators:
2778
2779 Terminator Instructions
2780 -----------------------
2781
2782 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2783 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2784 block should be executed after the current block is finished. These
2785 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2786 control flow, not values (the one exception being the
2787 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2788
2789 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2790 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2791 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2792 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2793
2794 .. _i_ret:
2795
2796 '``ret``' Instruction
2797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2798
2799 Syntax:
2800 """""""
2801
2802 ::
2803
2804       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2805       ret void                 ; Return from void function
2806
2807 Overview:
2808 """""""""
2809
2810 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2811 a value) from a function back to the caller.
2812
2813 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2814 value and then causes control flow, and one that just causes control
2815 flow to occur.
2816
2817 Arguments:
2818 """"""""""
2819
2820 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2821 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2822 class <t_firstclass>`' type.
2823
2824 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2825 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2826 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2827 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2828 value.
2829
2830 Semantics:
2831 """"""""""
2832
2833 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2834 the calling function's context. If the caller is a
2835 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2836 instruction after the call. If the caller was an
2837 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2838 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2839 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2840 value.
2841
2842 Example:
2843 """"""""
2844
2845 .. code-block:: llvm
2846
2847       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2848       ret void                        ; Return from a void function
2849       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2850
2851 .. _i_br:
2852
2853 '``br``' Instruction
2854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2855
2856 Syntax:
2857 """""""
2858
2859 ::
2860
2861       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2862       br label <dest>          ; Unconditional branch
2863
2864 Overview:
2865 """""""""
2866
2867 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2868 different basic block in the current function. There are two forms of
2869 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2870 unconditional branch.
2871
2872 Arguments:
2873 """"""""""
2874
2875 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2876 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2877 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2878
2879 Semantics:
2880 """"""""""
2881
2882 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2883 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2884 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2885 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2886
2887 Example:
2888 """"""""
2889
2890 .. code-block:: llvm
2891
2892     Test:
2893       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2894       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2895     IfEqual:
2896       ret i32 1
2897     IfUnequal:
2898       ret i32 0
2899
2900 .. _i_switch:
2901
2902 '``switch``' Instruction
2903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2904
2905 Syntax:
2906 """""""
2907
2908 ::
2909
2910       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2911
2912 Overview:
2913 """""""""
2914
2915 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2916 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2917 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2918 destinations.
2919
2920 Arguments:
2921 """"""""""
2922
2923 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2924 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2925 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2926 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2927
2928 Semantics:
2929 """"""""""
2930
2931 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2932 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2933 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2934 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2935 to the default destination.
2936
2937 Implementation:
2938 """""""""""""""
2939
2940 Depending on properties of the target machine and the particular
2941 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2942 different ways. For example, it could be generated as a series of
2943 chained conditional branches or with a lookup table.
2944
2945 Example:
2946 """"""""
2947
2948 .. code-block:: llvm
2949
2950      ; Emulate a conditional br instruction
2951      %Val = zext i1 %value to i32
2952      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2953
2954      ; Emulate an unconditional br instruction
2955      switch i32 0, label %dest [ ]
2956
2957      ; Implement a jump table:
2958      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2959                                          i32 1, label %onone
2960                                          i32 2, label %ontwo ]
2961
2962 .. _i_indirectbr:
2963
2964 '``indirectbr``' Instruction
2965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2966
2967 Syntax:
2968 """""""
2969
2970 ::
2971
2972       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2973
2974 Overview:
2975 """""""""
2976
2977 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2978 label within the current function, whose address is specified by
2979 "``address``". Address must be derived from a
2980 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2981
2982 Arguments:
2983 """"""""""
2984
2985 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2986 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2987 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2988 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2989
2990 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2991 accurate understanding of the CFG.
2992
2993 Semantics:
2994 """"""""""
2995
2996 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2997 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2998 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2999 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3000
3001 Implementation:
3002 """""""""""""""
3003
3004 This is typically implemented with a jump through a register.
3005
3006 Example:
3007 """"""""
3008
3009 .. code-block:: llvm
3010
3011      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3012
3013 .. _i_invoke:
3014
3015 '``invoke``' Instruction
3016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3017
3018 Syntax:
3019 """""""
3020
3021 ::
3022
3023       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3024                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3025
3026 Overview:
3027 """""""""
3028
3029 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3030 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3031 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3032 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3033 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3034 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3035 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3036 nearest "exception" label.
3037
3038 The '``exception``' label is a `landing
3039 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3040 '``exception``' label is required to have the
3041 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3042 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3043 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3044 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3045 instruction, so that the important information contained within the
3046 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3047
3048 Arguments:
3049 """"""""""
3050
3051 This instruction requires several arguments:
3052
3053 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3054    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3055    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3056 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3057    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3058    are valid here.
3059 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3060    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3061    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3062    branching off an arbitrary pointer to function value.
3063 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3064    function to be invoked.
3065 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3066    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3067    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3068    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3069    extra arguments can be specified.
3070 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3071    executes a '``ret``' instruction.
3072 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3073    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3074    mechanism.
3075 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3076    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3077    attributes are valid here.
3078
3079 Semantics:
3080 """"""""""
3081
3082 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3083 instruction in most regards. The primary difference is that it
3084 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3085 library to unwind the stack.
3086
3087 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3088 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3089 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3090 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3091
3092 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3093 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3094 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3095 return value is available.
3096
3097 Example:
3098 """"""""
3099
3100 .. code-block:: llvm
3101
3102       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3103                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3104       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3105                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3106
3107 .. _i_resume:
3108
3109 '``resume``' Instruction
3110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3111
3112 Syntax:
3113 """""""
3114
3115 ::
3116
3117       resume <type> <value>
3118
3119 Overview:
3120 """""""""
3121
3122 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3123 successors.
3124
3125 Arguments:
3126 """"""""""
3127
3128 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3129 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3130 function.
3131
3132 Semantics:
3133 """"""""""
3134
3135 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3136 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3137 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3138
3139 Example:
3140 """"""""
3141
3142 .. code-block:: llvm
3143
3144       resume { i8*, i32 } %exn
3145
3146 .. _i_unreachable:
3147
3148 '``unreachable``' Instruction
3149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3150
3151 Syntax:
3152 """""""
3153
3154 ::
3155
3156       unreachable
3157
3158 Overview:
3159 """""""""
3160
3161 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3162 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3163 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3164 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3165
3166 Semantics:
3167 """"""""""
3168
3169 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3170
3171 .. _binaryops:
3172
3173 Binary Operations
3174 -----------------
3175
3176 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3177 They require two operands of the same type, execute an operation on
3178 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3179 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3180 result value has the same type as its operands.
3181
3182 There are several different binary operators:
3183
3184 .. _i_add:
3185
3186 '``add``' Instruction
3187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3188
3189 Syntax:
3190 """""""
3191
3192 ::
3193
3194       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3195       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3196       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3197       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3198
3199 Overview:
3200 """""""""
3201
3202 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3203
3204 Arguments:
3205 """"""""""
3206
3207 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3208 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3209 arguments must have identical types.
3210
3211 Semantics:
3212 """"""""""
3213
3214 The value produced is the integer sum of the two operands.
3215
3216 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3217 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3218 the result.
3219
3220 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3221 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3222
3223 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3224 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3225 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3226 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3227
3228 Example:
3229 """"""""
3230
3231 .. code-block:: llvm
3232
3233       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3234
3235 .. _i_fadd:
3236
3237 '``fadd``' Instruction
3238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3239
3240 Syntax:
3241 """""""
3242
3243 ::
3244
3245       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3246
3247 Overview:
3248 """""""""
3249
3250 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3251
3252 Arguments:
3253 """"""""""
3254
3255 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3256 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3257 Both arguments must have identical types.
3258
3259 Semantics:
3260 """"""""""
3261
3262 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3263 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3264 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3265 optimizations:
3266
3267 Example:
3268 """"""""
3269
3270 .. code-block:: llvm
3271
3272       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3273
3274 '``sub``' Instruction
3275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3276
3277 Syntax:
3278 """""""
3279
3280 ::
3281
3282       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3283       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3284       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3285       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3286
3287 Overview:
3288 """""""""
3289
3290 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3291
3292 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3293 instruction present in most other intermediate representations.
3294
3295 Arguments:
3296 """"""""""
3297
3298 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3299 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3300 arguments must have identical types.
3301
3302 Semantics:
3303 """"""""""
3304
3305 The value produced is the integer difference of the two operands.
3306
3307 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3308 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3309 the result.
3310
3311 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3312 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3313
3314 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3315 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3316 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3317 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3318
3319 Example:
3320 """"""""
3321
3322 .. code-block:: llvm
3323
3324       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3325       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3326
3327 .. _i_fsub:
3328
3329 '``fsub``' Instruction
3330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3331
3332 Syntax:
3333 """""""
3334
3335 ::
3336
3337       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3338
3339 Overview:
3340 """""""""
3341
3342 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3343
3344 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3345 instruction present in most other intermediate representations.
3346
3347 Arguments:
3348 """"""""""
3349
3350 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3351 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3352 Both arguments must have identical types.
3353
3354 Semantics:
3355 """"""""""
3356
3357 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3358 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3359 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3360 unsafe floating point optimizations:
3361
3362 Example:
3363 """"""""
3364
3365 .. code-block:: llvm
3366
3367       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3368       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3369
3370 '``mul``' Instruction
3371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3372
3373 Syntax:
3374 """""""
3375
3376 ::
3377
3378       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3379       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3380       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3381       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3382
3383 Overview:
3384 """""""""
3385
3386 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3387
3388 Arguments:
3389 """"""""""
3390
3391 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3392 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3393 arguments must have identical types.
3394
3395 Semantics:
3396 """"""""""
3397
3398 The value produced is the integer product of the two operands.
3399
3400 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3401 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3402 bit width of the result.
3403
3404 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3405 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3406 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3407 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3408 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3409 product.
3410
3411 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3412 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3413 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3414 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3415
3416 Example:
3417 """"""""
3418
3419 .. code-block:: llvm
3420
3421       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3422
3423 .. _i_fmul:
3424
3425 '``fmul``' Instruction
3426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3427
3428 Syntax:
3429 """""""
3430
3431 ::
3432
3433       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3434
3435 Overview:
3436 """""""""
3437
3438 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3439
3440 Arguments:
3441 """"""""""
3442
3443 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3444 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3445 Both arguments must have identical types.
3446
3447 Semantics:
3448 """"""""""
3449
3450 The value produced is the floating point product of the two operands.
3451 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3452 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3453 unsafe floating point optimizations:
3454
3455 Example:
3456 """"""""
3457
3458 .. code-block:: llvm
3459
3460       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3461
3462 '``udiv``' Instruction
3463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3464
3465 Syntax:
3466 """""""
3467
3468 ::
3469
3470       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3471       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3472
3473 Overview:
3474 """""""""
3475
3476 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3477
3478 Arguments:
3479 """"""""""
3480
3481 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3482 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3483 arguments must have identical types.
3484
3485 Semantics:
3486 """"""""""
3487
3488 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3489
3490 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3491 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3492
3493 Division by zero leads to undefined behavior.
3494
3495 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3496 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3497 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3498
3499 Example:
3500 """"""""
3501
3502 .. code-block:: llvm
3503
3504       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3505
3506 '``sdiv``' Instruction
3507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3508
3509 Syntax:
3510 """""""
3511
3512 ::
3513
3514       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3515       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3516
3517 Overview:
3518 """""""""
3519
3520 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3521
3522 Arguments:
3523 """"""""""
3524
3525 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3526 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3527 arguments must have identical types.
3528
3529 Semantics:
3530 """"""""""
3531
3532 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3533 rounded towards zero.
3534
3535 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3536 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3537
3538 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3539 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3540 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3541
3542 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3543 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3544
3545 Example:
3546 """"""""
3547
3548 .. code-block:: llvm
3549
3550       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3551
3552 .. _i_fdiv:
3553
3554 '``fdiv``' Instruction
3555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3556
3557 Syntax:
3558 """""""
3559
3560 ::
3561
3562       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3563
3564 Overview:
3565 """""""""
3566
3567 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3568
3569 Arguments:
3570 """"""""""
3571
3572 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3573 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3574 Both arguments must have identical types.
3575
3576 Semantics:
3577 """"""""""
3578
3579 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3580 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3581 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3582 unsafe floating point optimizations:
3583
3584 Example:
3585 """"""""
3586
3587 .. code-block:: llvm
3588
3589       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3590
3591 '``urem``' Instruction
3592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3593
3594 Syntax:
3595 """""""
3596
3597 ::
3598
3599       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3600
3601 Overview:
3602 """""""""
3603
3604 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3605 division of its two arguments.
3606
3607 Arguments:
3608 """"""""""
3609
3610 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3611 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3612 arguments must have identical types.
3613
3614 Semantics:
3615 """"""""""
3616
3617 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3618 This instruction always performs an unsigned division to get the
3619 remainder.
3620
3621 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3622 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3623
3624 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3625
3626 Example:
3627 """"""""
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3632
3633 '``srem``' Instruction
3634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3635
3636 Syntax:
3637 """""""
3638
3639 ::
3640
3641       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3642
3643 Overview:
3644 """""""""
3645
3646 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3647 division of its two operands. This instruction can also take
3648 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3649 must be integers.
3650
3651 Arguments:
3652 """"""""""
3653
3654 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3655 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3656 arguments must have identical types.
3657
3658 Semantics:
3659 """"""""""
3660
3661 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3662 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3663 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3664 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3665 difference, see `The Math
3666 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3667 table of how this is implemented in various languages, please see
3668 `Wikipedia: modulo
3669 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3670
3671 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3672 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3673
3674 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3675 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3676 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3677 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3678 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3679 result of the division and the remainder.)
3680
3681 Example:
3682 """"""""
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3687
3688 .. _i_frem:
3689
3690 '``frem``' Instruction
3691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3692
3693 Syntax:
3694 """""""
3695
3696 ::
3697
3698       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3699
3700 Overview:
3701 """""""""
3702
3703 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3704 its two operands.
3705
3706 Arguments:
3707 """"""""""
3708
3709 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3710 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3711 Both arguments must have identical types.
3712
3713 Semantics:
3714 """"""""""
3715
3716 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3717 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3718 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3719 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3720
3721 Example:
3722 """"""""
3723
3724 .. code-block:: llvm
3725
3726       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3727
3728 .. _bitwiseops:
3729
3730 Bitwise Binary Operations
3731 -------------------------
3732
3733 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3734 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3735 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3736 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3737 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3738
3739 '``shl``' Instruction
3740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3741
3742 Syntax:
3743 """""""
3744
3745 ::
3746
3747       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3748       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3749       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3750       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3751
3752 Overview:
3753 """""""""
3754
3755 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3756 a specified number of bits.
3757
3758 Arguments:
3759 """"""""""
3760
3761 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3762 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3763 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3764
3765 Semantics:
3766 """"""""""
3767
3768 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3769 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3770 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3771 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3772 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3773 in ``op2``.
3774
3775 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3776 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3777 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3778 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3779 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3780 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3781 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3782
3783 Example:
3784 """"""""
3785
3786 .. code-block:: llvm
3787
3788       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3789       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3790       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3791       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3792       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3793
3794 '``lshr``' Instruction
3795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3796
3797 Syntax:
3798 """""""
3799
3800 ::
3801
3802       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3803       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3804
3805 Overview:
3806 """""""""
3807
3808 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3809 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3810
3811 Arguments:
3812 """"""""""
3813
3814 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3815 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3816 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3817
3818 Semantics:
3819 """"""""""
3820
3821 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3822 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3823 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3824 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3825 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3826 corresponding shift amount in ``op2``.
3827
3828 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3829 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3830 non-zero.
3831
3832 Example:
3833 """"""""
3834
3835 .. code-block:: llvm
3836
3837       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3838       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3839       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3840       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3841       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3842       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3843
3844 '``ashr``' Instruction
3845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3846
3847 Syntax:
3848 """""""
3849
3850 ::
3851
3852       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3853       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3854
3855 Overview:
3856 """""""""
3857
3858 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3859 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3860 extension.
3861
3862 Arguments:
3863 """"""""""
3864
3865 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3866 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3867 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3868
3869 Semantics:
3870 """"""""""
3871
3872 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3873 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3874 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3875 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3876 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3877 corresponding shift amount in ``op2``.
3878
3879 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3880 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3881 non-zero.
3882
3883 Example:
3884 """"""""
3885
3886 .. code-block:: llvm
3887
3888       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3889       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3890       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3891       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3892       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3893       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3894
3895 '``and``' Instruction
3896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3897
3898 Syntax:
3899 """""""
3900
3901 ::
3902
3903       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3904
3905 Overview:
3906 """""""""
3907
3908 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3909 operands.
3910
3911 Arguments:
3912 """"""""""
3913
3914 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3915 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3916 arguments must have identical types.
3917
3918 Semantics:
3919 """"""""""
3920
3921 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3922
3923 +-----+-----+-----+
3924 | In0 | In1 | Out |
3925 +-----+-----+-----+
3926 |   0 |   0 |   0 |
3927 +-----+-----+-----+
3928 |   0 |   1 |   0 |
3929 +-----+-----+-----+
3930 |   1 |   0 |   0 |
3931 +-----+-----+-----+
3932 |   1 |   1 |   1 |
3933 +-----+-----+-----+
3934
3935 Example:
3936 """"""""
3937
3938 .. code-block:: llvm
3939
3940       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3941       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3942       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3943
3944 '``or``' Instruction
3945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3946
3947 Syntax:
3948 """""""
3949
3950 ::
3951
3952       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3953
3954 Overview:
3955 """""""""
3956
3957 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3958 two operands.
3959
3960 Arguments:
3961 """"""""""
3962
3963 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3964 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3965 arguments must have identical types.
3966
3967 Semantics:
3968 """"""""""
3969
3970 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3971
3972 +-----+-----+-----+
3973 | In0 | In1 | Out |
3974 +-----+-----+-----+
3975 |   0 |   0 |   0 |
3976 +-----+-----+-----+
3977 |   0 |   1 |   1 |
3978 +-----+-----+-----+
3979 |   1 |   0 |   1 |
3980 +-----+-----+-----+
3981 |   1 |   1 |   1 |
3982 +-----+-----+-----+
3983
3984 Example:
3985 """"""""
3986
3987 ::
3988
3989       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3990       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3991       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3992
3993 '``xor``' Instruction
3994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3995
3996 Syntax:
3997 """""""
3998
3999 ::
4000
4001       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4002
4003 Overview:
4004 """""""""
4005
4006 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4007 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4008 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4009
4010 Arguments:
4011 """"""""""
4012
4013 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4014 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4015 arguments must have identical types.
4016
4017 Semantics:
4018 """"""""""
4019
4020 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4021
4022 +-----+-----+-----+
4023 | In0 | In1 | Out |
4024 +-----+-----+-----+
4025 |   0 |   0 |   0 |
4026 +-----+-----+-----+
4027 |   0 |   1 |   1 |
4028 +-----+-----+-----+
4029 |   1 |   0 |   1 |
4030 +-----+-----+-----+
4031 |   1 |   1 |   0 |
4032 +-----+-----+-----+
4033
4034 Example:
4035 """"""""
4036
4037 .. code-block:: llvm
4038
4039       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4040       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4041       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4042       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4043
4044 Vector Operations
4045 -----------------
4046
4047 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4048 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4049 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4050 While LLVM does directly support these vector operations, many
4051 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4052 take full advantage of a specific target.
4053
4054 .. _i_extractelement:
4055
4056 '``extractelement``' Instruction
4057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4058
4059 Syntax:
4060 """""""
4061
4062 ::
4063
4064       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4065
4066 Overview:
4067 """""""""
4068
4069 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4070 from a vector at a specified index.
4071
4072 Arguments:
4073 """"""""""
4074
4075 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4076 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4077 the position from which to extract the element. The index may be a
4078 variable.
4079
4080 Semantics:
4081 """"""""""
4082
4083 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4084 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4085 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4086
4087 Example:
4088 """"""""
4089
4090 .. code-block:: llvm
4091
4092       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4093
4094 .. _i_insertelement:
4095
4096 '``insertelement``' Instruction
4097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4098
4099 Syntax:
4100 """""""
4101
4102 ::
4103
4104       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4105
4106 Overview:
4107 """""""""
4108
4109 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4110 vector at a specified index.
4111
4112 Arguments:
4113 """"""""""
4114
4115 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4116 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4117 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4118 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4119 index may be a variable.
4120
4121 Semantics:
4122 """"""""""
4123
4124 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4125 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4126 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4127 undefined.
4128
4129 Example:
4130 """"""""
4131
4132 .. code-block:: llvm
4133
4134       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4135
4136 .. _i_shufflevector:
4137
4138 '``shufflevector``' Instruction
4139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4140
4141 Syntax:
4142 """""""
4143
4144 ::
4145
4146       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4147
4148 Overview:
4149 """""""""
4150
4151 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4152 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4153 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4154
4155 Arguments:
4156 """"""""""
4157
4158 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4159 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4160 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4161 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4162 same as the element type of the first two operands.
4163
4164 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4165 constant integer or undef values.
4166
4167 Semantics:
4168 """"""""""
4169
4170 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4171 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4172 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4173 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4174 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4175 only one vector.
4176
4177 Example:
4178 """"""""
4179
4180 .. code-block:: llvm
4181
4182       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4183                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4184       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4185                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4186       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4187                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4188       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4189                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4190
4191 Aggregate Operations
4192 --------------------
4193
4194 LLVM supports several instructions for working with
4195 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4196
4197 .. _i_extractvalue:
4198
4199 '``extractvalue``' Instruction
4200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4201
4202 Syntax:
4203 """""""
4204
4205 ::
4206
4207       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4208
4209 Overview:
4210 """""""""
4211
4212 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4213 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4214
4215 Arguments:
4216 """"""""""
4217
4218 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4219 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4220 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4221 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4222
4223 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4224
4225 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4226    omitted and assumed to be zero.
4227 -  At least one index must be specified.
4228 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4229
4230 Semantics:
4231 """"""""""
4232
4233 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4234 the index operands.
4235
4236 Example:
4237 """"""""
4238
4239 .. code-block:: llvm
4240
4241       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4242
4243 .. _i_insertvalue:
4244
4245 '``insertvalue``' Instruction
4246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4247
4248 Syntax:
4249 """""""
4250
4251 ::
4252
4253       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4254
4255 Overview:
4256 """""""""
4257
4258 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4259 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4260
4261 Arguments:
4262 """"""""""
4263
4264 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4265 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4266 a first-class value to insert. The following operands are constant
4267 indices indicating the position at which to insert the value in a
4268 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4269 to insert must have the same type as the value identified by the
4270 indices.
4271
4272 Semantics:
4273 """"""""""
4274
4275 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4276 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4277 indices is that of ``elt``.
4278
4279 Example:
4280 """"""""
4281
4282 .. code-block:: llvm
4283
4284       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4285       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4286       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4287
4288 .. _memoryops:
4289
4290 Memory Access and Addressing Operations
4291 ---------------------------------------
4292
4293 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4294 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4295 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4296 memory in LLVM.
4297
4298 .. _i_alloca:
4299
4300 '``alloca``' Instruction
4301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4302
4303 Syntax:
4304 """""""
4305
4306 ::
4307
4308       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4309
4310 Overview:
4311 """""""""
4312
4313 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4314 currently executing function, to be automatically released when this
4315 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4316 generic address space (address space zero).
4317
4318 Arguments:
4319 """"""""""
4320
4321 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4322 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4323 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4324 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4325 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4326 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4327 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4328 any convenient boundary compatible with the type.
4329
4330 '``type``' may be any sized type.
4331
4332 Semantics:
4333 """"""""""
4334
4335 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4336 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4337 memory is automatically released when the function returns. The
4338 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4339 variables that must have an address available. When the function returns
4340 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4341 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4342 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4343 is not specified.
4344
4345 Example:
4346 """"""""
4347
4348 .. code-block:: llvm
4349
4350       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4351       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4352       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4353       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4354
4355 .. _i_load:
4356
4357 '``load``' Instruction
4358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4359
4360 Syntax:
4361 """""""
4362
4363 ::
4364
4365       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4366       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4367       !<index> = !{ i32 1 }
4368
4369 Overview:
4370 """""""""
4371
4372 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4373
4374 Arguments:
4375 """"""""""
4376
4377 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4378 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4379 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4380 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4381 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4382 operations <volatile>`.
4383
4384 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4385 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4386 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4387 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4388 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4389 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4390 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4391 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4392 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4393 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4394 any defined semantics for atomic loads.
4395
4396 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4397 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4398 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4399 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4400 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4401 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4402 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4403
4404 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4405 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4406 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4407 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4408 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4409 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4410 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4411
4412 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4413 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4414 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4415 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4416 address points to memory which does not change value during program
4417 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4418 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4419
4420 Semantics:
4421 """"""""""
4422
4423 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4424 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4425 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4426 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4427 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4428 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4429 written using a store of the same type.
4430
4431 Examples:
4432 """""""""
4433
4434 .. code-block:: llvm
4435
4436       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4437       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4438       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4439
4440 .. _i_store:
4441
4442 '``store``' Instruction
4443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4444
4445 Syntax:
4446 """""""
4447
4448 ::
4449
4450       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4451       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4452
4453 Overview:
4454 """""""""
4455
4456 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4457
4458 Arguments:
4459 """"""""""
4460
4461 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4462 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4463 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4464 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4465 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4466 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4467 operations <volatile>`.
4468
4469 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4470 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4471 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4472 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4473 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4474 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4475 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4476 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4477 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4478 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4479 have any defined semantics for atomic stores.
4480
4481 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4482 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4483 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4484 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4485 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4486 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4487 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4488 safe.
4489
4490 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4491 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4492 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4493 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4494 be reused in the cache. The code generator may select special
4495 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4496 x86.
4497
4498 Semantics:
4499 """"""""""
4500
4501 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4502 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4503 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4504 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4505 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4506 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4507 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4508 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4509
4510 Example:
4511 """"""""
4512
4513 .. code-block:: llvm
4514
4515       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4516       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4517       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4518
4519 .. _i_fence:
4520
4521 '``fence``' Instruction
4522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4523
4524 Syntax:
4525 """""""
4526
4527 ::
4528
4529       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4530
4531 Overview:
4532 """""""""
4533
4534 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4535 between operations.
4536
4537 Arguments:
4538 """"""""""
4539
4540 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4541 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4542 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4543
4544 Semantics:
4545 """"""""""
4546
4547 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4548 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4549 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4550 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4551 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4552 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4553 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4554 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4555 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4556 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4557 *happens-before* edge.
4558
4559 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4560 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4561 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4562
4563 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4564 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4565 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4566
4567 Example:
4568 """"""""
4569
4570 .. code-block:: llvm
4571
4572       fence acquire                          ; yields {void}
4573       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4574
4575 .. _i_cmpxchg:
4576
4577 '``cmpxchg``' Instruction
4578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4579
4580 Syntax:
4581 """""""
4582
4583 ::
4584
4585       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4586
4587 Overview:
4588 """""""""
4589
4590 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4591 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4592 equal, it stores a new value into the memory.
4593
4594 Arguments:
4595 """"""""""
4596
4597 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4598 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4599 address, and a new value to place at that address if the compared values
4600 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4601 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4602 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4603 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4604 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4605 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4606 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4607
4608 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4609 synchronizes with other atomic operations.
4610
4611 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4612 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4613 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4614 respect to all other code in the system.
4615
4616 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4617 equal to the size in memory of the operand.
4618
4619 Semantics:
4620 """"""""""
4621
4622 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4623 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4624 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4625 returned.
4626
4627 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4628 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4629 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4630 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4631
4632 Example:
4633 """"""""
4634
4635 .. code-block:: llvm
4636
4637     entry:
4638       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4639       br label %loop
4640
4641     loop:
4642       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4643       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4644       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4645       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4646       br i1 %success, label %done, label %loop
4647
4648     done:
4649       ...
4650
4651 .. _i_atomicrmw:
4652
4653 '``atomicrmw``' Instruction
4654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4655
4656 Syntax:
4657 """""""
4658
4659 ::
4660
4661       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4662
4663 Overview:
4664 """""""""
4665
4666 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4667
4668 Arguments:
4669 """"""""""
4670
4671 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4672 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4673 operation. The operation must be one of the following keywords:
4674
4675 -  xchg
4676 -  add
4677 -  sub
4678 -  and
4679 -  nand
4680 -  or
4681 -  xor
4682 -  max
4683 -  min
4684 -  umax
4685 -  umin
4686
4687 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4688 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4689 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4690 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4691 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4692 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4693 operations <volatile>`.
4694
4695 Semantics:
4696 """"""""""
4697
4698 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4699 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4700 value at the location is returned. The modification is specified by the
4701 operation argument:
4702
4703 -  xchg: ``*ptr = val``
4704 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4705 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4706 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4707 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4708 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4709 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4710 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4711 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4712 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4713    comparison)
4714 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4715    comparison)
4716
4717 Example:
4718 """"""""
4719
4720 .. code-block:: llvm
4721
4722       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4723
4724 .. _i_getelementptr:
4725
4726 '``getelementptr``' Instruction
4727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4728
4729 Syntax:
4730 """""""
4731
4732 ::
4733
4734       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4735       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4736       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4737
4738 Overview:
4739 """""""""
4740
4741 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4742 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4743 address calculation only and does not access memory.
4744
4745 Arguments:
4746 """"""""""
4747
4748 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4749 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4750 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4751 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4752 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4753 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4754 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4755 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4756 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4757 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4758 would require loading the pointer before continuing calculation.
4759
4760 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4761 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4762 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4763 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4764 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4765 required to be constant. These integers are treated as signed values
4766 where relevant.
4767
4768 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4769 to LLVM:
4770
4771 .. code-block:: c
4772
4773     struct RT {
4774       char A;
4775       int B[10][20];
4776       char C;
4777     };
4778     struct ST {
4779       int X;
4780       double Y;
4781       struct RT Z;
4782     };
4783
4784     int *foo(struct ST *s) {
4785       return &s[1].Z.B[5][13];
4786     }
4787
4788 The LLVM code generated by Clang is:
4789
4790 .. code-block:: llvm
4791
4792     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4793     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4794
4795     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4796     entry:
4797       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4798       ret i32* %arrayidx
4799     }
4800
4801 Semantics:
4802 """"""""""
4803
4804 In the example above, the first index is indexing into the
4805 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4806 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4807 indexes into the third element of the structure, yielding a
4808 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4809 structure. The third index indexes into the second element of the
4810 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4811 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4812 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4813 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4814
4815 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4816 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4817 for the given testcase is equivalent to:
4818
4819 .. code-block:: llvm
4820
4821     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4822       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4823       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4824       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4825       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4826       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4827       ret i32* %t5
4828     }
4829
4830 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4831 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4832 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4833 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4834 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4835 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4836 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4837 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4838 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4839 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4840
4841 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4842 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4843 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4844 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4845 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4846 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4847 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4848 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4849 information.
4850
4851 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4852 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4853
4854 Example:
4855 """"""""
4856
4857 .. code-block:: llvm
4858
4859         ; yields [12 x i8]*:aptr
4860         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4861         ; yields i8*:vptr
4862         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4863         ; yields i8*:eptr
4864         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4865         ; yields i32*:iptr
4866         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4867
4868 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4869 must be a vector with the same number of elements. For example:
4870
4871 .. code-block:: llvm
4872
4873      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4874
4875 Conversion Operations
4876 ---------------------
4877
4878 The instructions in this category are the conversion instructions
4879 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4880 various bit conversions on the operand.
4881
4882 '``trunc .. to``' Instruction
4883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4884
4885 Syntax:
4886 """""""
4887
4888 ::
4889
4890       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4891
4892 Overview:
4893 """""""""
4894
4895 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4896
4897 Arguments:
4898 """"""""""
4899
4900 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4901 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4902 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4903 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4904 types are not allowed.
4905
4906 Semantics:
4907 """"""""""
4908
4909 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4910 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4911 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4912 It will always truncate bits.
4913
4914 Example:
4915 """"""""
4916
4917 .. code-block:: llvm
4918
4919       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4920       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4921       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4922       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4923
4924 '``zext .. to``' Instruction
4925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4926
4927 Syntax:
4928 """""""
4929
4930 ::
4931
4932       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4933
4934 Overview:
4935 """""""""
4936
4937 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4938
4939 Arguments:
4940 """"""""""
4941
4942 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4943 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4944 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4945 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4946
4947 Semantics:
4948 """"""""""
4949
4950 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4951 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4952
4953 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4954
4955 Example:
4956 """"""""
4957
4958 .. code-block:: llvm
4959
4960       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4961       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4962       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4963
4964 '``sext .. to``' Instruction
4965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4966
4967 Syntax:
4968 """""""
4969
4970 ::
4971
4972       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4973
4974 Overview:
4975 """""""""
4976
4977 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4978
4979 Arguments:
4980 """"""""""
4981
4982 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4983 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4984 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4985 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4986
4987 Semantics:
4988 """"""""""
4989
4990 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4991 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4992 of the type ``ty2``.
4993
4994 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4995
4996 Example:
4997 """"""""
4998
4999 .. code-block:: llvm
5000
5001       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5002       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5003       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5004
5005 '``fptrunc .. to``' Instruction
5006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5007
5008 Syntax:
5009 """""""
5010
5011 ::
5012
5013       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5014
5015 Overview:
5016 """""""""
5017
5018 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5019
5020 Arguments:
5021 """"""""""
5022
5023 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5024 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5025 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5026 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5027
5028 Semantics:
5029 """"""""""
5030
5031 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5032 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5033 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5034 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5035
5036 Example:
5037 """"""""
5038
5039 .. code-block:: llvm
5040
5041       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5042       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5043
5044 '``fpext .. to``' Instruction
5045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5046
5047 Syntax:
5048 """""""
5049
5050 ::
5051
5052       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5053
5054 Overview:
5055 """""""""
5056
5057 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5058 point value.
5059
5060 Arguments:
5061 """"""""""
5062
5063 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5064 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5065 to. The source type must be smaller than the destination type.
5066
5067 Semantics:
5068 """"""""""
5069
5070 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5071 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5072 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5073 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5074 *no-op cast* for a floating point cast.
5075
5076 Example:
5077 """"""""
5078
5079 .. code-block:: llvm
5080
5081       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5082       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5083
5084 '``fptoui .. to``' Instruction
5085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5086
5087 Syntax:
5088 """""""
5089
5090 ::
5091
5092       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5093
5094 Overview:
5095 """""""""
5096
5097 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5098 integer equivalent of type ``ty2``.
5099
5100 Arguments:
5101 """"""""""
5102
5103 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5104 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5105 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5106 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5107 type with the same number of elements as ``ty``
5108
5109 Semantics:
5110 """"""""""
5111
5112 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5113 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5114 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5115 are undefined.
5116
5117 Example:
5118 """"""""
5119
5120 .. code-block:: llvm
5121
5122       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5123       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5124       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5125
5126 '``fptosi .. to``' Instruction
5127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5128
5129 Syntax:
5130 """""""
5131
5132 ::
5133
5134       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5135
5136 Overview:
5137 """""""""
5138
5139 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5140 ``value`` to type ``ty2``.
5141
5142 Arguments:
5143 """"""""""
5144
5145 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5146 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5147 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5148 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5149 type with the same number of elements as ``ty``
5150
5151 Semantics:
5152 """"""""""
5153
5154 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5155 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5156 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5157 are undefined.
5158
5159 Example:
5160 """"""""
5161
5162 .. code-block:: llvm
5163
5164       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5165       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5166       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5167
5168 '``uitofp .. to``' Instruction
5169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5170
5171 Syntax:
5172 """""""
5173
5174 ::
5175
5176       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5177
5178 Overview:
5179 """""""""
5180
5181 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5182 and converts that value to the ``ty2`` type.
5183
5184 Arguments:
5185 """"""""""
5186
5187 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5188 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5189 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5190 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5191 type with the same number of elements as ``ty``
5192
5193 Semantics:
5194 """"""""""
5195
5196 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5197 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5198 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5199 are undefined.
5200
5201 Example:
5202 """"""""
5203
5204 .. code-block:: llvm
5205
5206       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5207       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5208
5209 '``sitofp .. to``' Instruction
5210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5211
5212 Syntax:
5213 """""""
5214
5215 ::
5216
5217       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5218
5219 Overview:
5220 """""""""
5221
5222 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5223 converts that value to the ``ty2`` type.
5224
5225 Arguments:
5226 """"""""""
5227
5228 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5229 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5230 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5231 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5232 type with the same number of elements as ``ty``
5233
5234 Semantics:
5235 """"""""""
5236
5237 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5238 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5239 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5240 undefined.
5241
5242 Example:
5243 """"""""
5244
5245 .. code-block:: llvm
5246
5247       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5248       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5249
5250 .. _i_ptrtoint:
5251
5252 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5254
5255 Syntax:
5256 """""""
5257
5258 ::
5259
5260       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5261
5262 Overview:
5263 """""""""
5264
5265 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5266 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5267
5268 Arguments:
5269 """"""""""
5270
5271 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5272 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5273 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5274 a vector of integers type.
5275
5276 Semantics:
5277 """"""""""
5278
5279 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5280 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5281 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5282 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5283 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5284 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5285 change.
5286
5287 Example:
5288 """"""""
5289
5290 .. code-block:: llvm
5291
5292       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5293       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5294       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5295
5296 .. _i_inttoptr:
5297
5298 '``inttoptr .. to``' Instruction
5299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5300
5301 Syntax:
5302 """""""
5303
5304 ::
5305
5306       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5307
5308 Overview:
5309 """""""""
5310
5311 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5312 pointer type, ``ty2``.
5313
5314 Arguments:
5315 """"""""""
5316
5317 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5318 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5319 type.
5320
5321 Semantics:
5322 """"""""""
5323
5324 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5325 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5326 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5327 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5328 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5329 nothing is done (*no-op cast*).
5330
5331 Example:
5332 """"""""
5333
5334 .. code-block:: llvm
5335
5336       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5337       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5338       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5339       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5340
5341 .. _i_bitcast:
5342
5343 '``bitcast .. to``' Instruction
5344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5345
5346 Syntax:
5347 """""""
5348
5349 ::
5350
5351       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5352
5353 Overview:
5354 """""""""
5355
5356 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5357 changing any bits.
5358
5359 Arguments:
5360 """"""""""
5361
5362 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5363 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5364 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5365 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5366 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5367 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5368 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5369 size).
5370
5371 Semantics:
5372 """"""""""
5373
5374 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5375 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5376 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5377 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5378 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5379 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5380 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5381 first.
5382
5383 Example:
5384 """"""""
5385
5386 .. code-block:: llvm
5387
5388       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5389       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5390       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5391       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5392
5393 .. _otherops:
5394
5395 Other Operations
5396 ----------------
5397
5398 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5399 which defy better classification.
5400
5401 .. _i_icmp:
5402
5403 '``icmp``' Instruction
5404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5405
5406 Syntax:
5407 """""""
5408
5409 ::
5410
5411       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5412
5413 Overview:
5414 """""""""
5415
5416 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5417 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5418 pointer, or pointer vector operands.
5419
5420 Arguments:
5421 """"""""""
5422
5423 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5424 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5425 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5426
5427 #. ``eq``: equal
5428 #. ``ne``: not equal
5429 #. ``ugt``: unsigned greater than
5430 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5431 #. ``ult``: unsigned less than
5432 #. ``ule``: unsigned less or equal
5433 #. ``sgt``: signed greater than
5434 #. ``sge``: signed greater or equal
5435 #. ``slt``: signed less than
5436 #. ``sle``: signed less or equal
5437
5438 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5439 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5440 must also be identical types.
5441
5442 Semantics:
5443 """"""""""
5444
5445 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5446 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5447 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5448
5449 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5450    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5451 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5452    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5453 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5454    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5455 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5456    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5457 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5458    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5459 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5460    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5461 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5462    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5463 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5464    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5465 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5466    if ``op1`` is less than ``op2``.
5467 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5468    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5469
5470 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5471 are compared as if they were integers.
5472
5473 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5474 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5475 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5476
5477 Example:
5478 """"""""
5479
5480 .. code-block:: llvm
5481
5482       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5483       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5484       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5485       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5486       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5487       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5488
5489 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5490 ``icmp`` instruction.
5491
5492 .. _i_fcmp:
5493
5494 '``fcmp``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5508 values based on comparison of its operands.
5509
5510 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5511 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5512
5513 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5514 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5515 compared.
5516
5517 Arguments:
5518 """"""""""
5519
5520 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5521 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5522 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5523
5524 #. ``false``: no comparison, always returns false
5525 #. ``oeq``: ordered and equal
5526 #. ``ogt``: ordered and greater than
5527 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5528 #. ``olt``: ordered and less than
5529 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5530 #. ``one``: ordered and not equal
5531 #. ``ord``: ordered (no nans)
5532 #. ``ueq``: unordered or equal
5533 #. ``ugt``: unordered or greater than
5534 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5535 #. ``ult``: unordered or less than
5536 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5537 #. ``une``: unordered or not equal
5538 #. ``uno``: unordered (either nans)
5539 #. ``true``: no comparison, always returns true
5540
5541 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5542 that either operand may be a QNAN.
5543
5544 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5545 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5546 type. They must have identical types.
5547
5548 Semantics:
5549 """"""""""
5550
5551 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5552 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5553 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5554 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5555
5556 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5557 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5558    is equal to ``op2``.
5559 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5560    is greater than ``op2``.
5561 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5562    is greater than or equal to ``op2``.
5563 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5564    is less than ``op2``.
5565 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5566    is less than or equal to ``op2``.
5567 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5568    is not equal to ``op2``.
5569 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5570 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5571    equal to ``op2``.
5572 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5573    greater than ``op2``.
5574 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5575    greater than or equal to ``op2``.
5576 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5577    less than ``op2``.
5578 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5579    less than or equal to ``op2``.
5580 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5581    not equal to ``op2``.
5582 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5583 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5584
5585 Example:
5586 """"""""
5587
5588 .. code-block:: llvm
5589
5590       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5591       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5592       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5593       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5594
5595 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5596 ``fcmp`` instruction.
5597
5598 .. _i_phi:
5599
5600 '``phi``' Instruction
5601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5602
5603 Syntax:
5604 """""""
5605
5606 ::
5607
5608       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5609
5610 Overview:
5611 """""""""
5612
5613 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5614 graph representing the function.
5615
5616 Arguments:
5617 """"""""""
5618
5619 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5620 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5621 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5622 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5623 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5624 label arguments.
5625
5626 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5627 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5628 block.
5629
5630 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5631 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5632 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5633 instruction's return value on the same edge).
5634
5635 Semantics:
5636 """"""""""
5637
5638 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5639 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5640 executed just prior to the current block.
5641
5642 Example:
5643 """"""""
5644
5645 .. code-block:: llvm
5646
5647     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5648       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5649       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5650       br label %Loop
5651
5652 .. _i_select:
5653
5654 '``select``' Instruction
5655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5656
5657 Syntax:
5658 """""""
5659
5660 ::
5661
5662       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5663
5664       selty is either i1 or {<N x i1>}
5665
5666 Overview:
5667 """""""""
5668
5669 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5670 condition, without branching.
5671
5672 Arguments:
5673 """"""""""
5674
5675 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5676 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5677 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5678 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5679 elements.
5680
5681 Semantics:
5682 """"""""""
5683
5684 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5685 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5686 argument.
5687
5688 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5689 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5690
5691 Example:
5692 """"""""
5693
5694 .. code-block:: llvm
5695
5696       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5697
5698 .. _i_call:
5699
5700 '``call``' Instruction
5701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5702
5703 Syntax:
5704 """""""
5705
5706 ::
5707
5708       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5709
5710 Overview:
5711 """""""""
5712
5713 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5714
5715 Arguments:
5716 """"""""""
5717
5718 This instruction requires several arguments:
5719
5720 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5721    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5722    be marked "tail" even if they do not occur before a
5723    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5724    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5725    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5726    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5727    automatic `sibling call
5728    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5729    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5730    when the following extra requirements are met:
5731
5732    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5733    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5734       uses value of call or is void).
5735    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5736       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5737    -  `Platform specific constraints are
5738       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5739
5740 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5741    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5742    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5743    calling convention of the call must match the calling convention of
5744    the target function, or else the behavior is undefined.
5745 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5746    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5747    are valid here.
5748 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5749    type of the return value. Functions that return no value are marked
5750    ``void``.
5751 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5752    being invoked. The argument types must match the types implied by
5753    this signature. This type can be omitted if the function is not
5754    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5755    function.
5756 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5757    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5758    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5759    to function value.
5760 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5761    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5762    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5763    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5764    extra arguments can be specified.
5765 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5766    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5767    attributes are valid here.
5768
5769 Semantics:
5770 """"""""""
5771
5772 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5773 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5774 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5775 flow continues with the instruction after the function call, and the
5776 return value of the function is bound to the result argument.
5777
5778 Example:
5779 """"""""
5780
5781 .. code-block:: llvm
5782
5783       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5784       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5785       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5786       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5787       call void %foo(i8 97 signext)
5788
5789       %struct.A = type { i32, i8 }
5790       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5791       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5792       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5793       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5794       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5795
5796 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5797 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5798 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5799 This is something we'd like to change in the future to provide better
5800 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5801
5802 .. _i_va_arg:
5803
5804 '``va_arg``' Instruction
5805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5806
5807 Syntax:
5808 """""""
5809
5810 ::
5811
5812       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5813
5814 Overview:
5815 """""""""
5816
5817 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5818 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5819 the ``va_arg`` macro in C.
5820
5821 Arguments:
5822 """"""""""
5823
5824 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5825 argument. It returns a value of the specified argument type and
5826 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5827 type of ``va_list`` is target specific.
5828
5829 Semantics:
5830 """"""""""
5831
5832 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5833 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5834 the next argument. For more information, see the variable argument
5835 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5836
5837 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5838 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5839 function.
5840
5841 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5842 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5843
5844 Example:
5845 """"""""
5846
5847 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5848
5849 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5850 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5851 types on any target.
5852
5853 .. _i_landingpad:
5854
5855 '``landingpad``' Instruction
5856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5857
5858 Syntax:
5859 """""""
5860
5861 ::
5862
5863       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5864       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5865
5866       <clause> := catch <type> <value>
5867       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5868
5869 Overview:
5870 """""""""
5871
5872 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5873 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5874 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
5875 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5876 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5877 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5878
5879 Arguments:
5880 """"""""""
5881
5882 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5883 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5884 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5885
5886 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
5887 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5888 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5889 clause takes an array constant as its argument. Use
5890 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5891 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5892 the ``cleanup`` flag.
5893
5894 Semantics:
5895 """"""""""
5896
5897 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5898 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5899 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5900 calling conventions, how the personality function results are
5901 represented in LLVM IR is target specific.
5902
5903 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5904 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5905 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5906 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5907 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5908 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5909 unwinding continues further up the call stack.
5910
5911 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5912
5913 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5914    of an '``invoke``' instruction.
5915 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5916    first non-PHI instruction.
5917 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5918    pad block.
5919 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5920    '``landingpad``' instruction.
5921 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5922    personality function.
5923
5924 Example:
5925 """"""""
5926
5927 .. code-block:: llvm
5928
5929       ;; A landing pad which can catch an integer.
5930       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5931                catch i8** @_ZTIi
5932       ;; A landing pad that is a cleanup.
5933       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5934                cleanup
5935       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5936       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5937                catch i8** @_ZTIi
5938                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5939
5940 .. _intrinsics:
5941
5942 Intrinsic Functions
5943 ===================
5944
5945 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5946 have well known names and semantics and are required to follow certain
5947 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5948 for the LLVM language that does not require changing all of the
5949 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5950 reader/writer, the parser, etc...).
5951
5952 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5953 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5954 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5955 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5956 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5957 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5958 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5959 are added that they be documented here.
5960
5961 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5962 represents a family of functions that perform the same operation but on
5963 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5964 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5965 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5966 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5967 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5968 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5969 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5970 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5971 argument or the result.
5972
5973 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5974 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5975 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5976 whose type is matched against another type do not. For example, the
5977 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5978 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5979 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5980 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5981 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5982 type is matched against the return type, it does not require its own
5983 name suffix.
5984
5985 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5986 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5987
5988 .. _int_varargs:
5989
5990 Variable Argument Handling Intrinsics
5991 -------------------------------------
5992
5993 Variable argument support is defined in LLVM with the
5994 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5995 functions. These functions are related to the similarly named macros
5996 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5997
5998 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5999 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6000 does not define what this type is, so all transformations should be
6001 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6002
6003 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6004 variable argument handling intrinsic functions are used.
6005
6006 .. code-block:: llvm
6007
6008     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6009       ; Initialize variable argument processing
6010       %ap = alloca i8*
6011       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6012       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6013
6014       ; Read a single integer argument
6015       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6016
6017       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6018       %aq = alloca i8*
6019       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6020       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6021       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6022
6023       ; Stop processing of arguments.
6024       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6025       ret i32 %tmp
6026     }
6027
6028     declare void @llvm.va_start(i8*)
6029     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6030     declare void @llvm.va_end(i8*)
6031
6032 .. _int_va_start:
6033
6034 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6036
6037 Syntax:
6038 """""""
6039
6040 ::
6041
6042       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6043
6044 Overview:
6045 """""""""
6046
6047 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6048 subsequent use by ``va_arg``.
6049
6050 Arguments:
6051 """"""""""
6052
6053 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6054
6055 Semantics:
6056 """"""""""
6057
6058 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6059 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6060 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6061 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6062 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6063 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6064 that out.
6065
6066 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6068
6069 Syntax:
6070 """""""
6071
6072 ::
6073
6074       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6075
6076 Overview:
6077 """""""""
6078
6079 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6080 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6081
6082 Arguments:
6083 """"""""""
6084
6085 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6086
6087 Semantics:
6088 """"""""""
6089
6090 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6091 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6092 element to which the argument points. Calls to
6093 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6094 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6095 ``llvm.va_end``.
6096
6097 .. _int_va_copy:
6098
6099 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6101
6102 Syntax:
6103 """""""
6104
6105 ::
6106
6107       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6108
6109 Overview:
6110 """""""""
6111
6112 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6113 from the source argument list to the destination argument list.
6114
6115 Arguments:
6116 """"""""""
6117
6118 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6119 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6120
6121 Semantics:
6122 """"""""""
6123
6124 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6125 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6126 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6127 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6128 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6129
6130 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6131 --------------------------------------
6132
6133 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6134 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6135 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6136 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6137 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6138 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6139 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6140 details, see `Accurate Garbage Collection with
6141 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6142
6143 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6144 address space (address space zero).
6145
6146 .. _int_gcroot:
6147
6148 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6150
6151 Syntax:
6152 """""""
6153
6154 ::
6155
6156       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6157
6158 Overview:
6159 """""""""
6160
6161 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6162 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6163
6164 Arguments:
6165 """"""""""
6166
6167 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6168 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6169 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6170 root.
6171
6172 Semantics:
6173 """"""""""
6174
6175 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6176 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6177 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6178 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6179 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6180
6181 .. _int_gcread:
6182
6183 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6185
6186 Syntax:
6187 """""""
6188
6189 ::
6190
6191       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6192
6193 Overview:
6194 """""""""
6195
6196 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6197 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6198 barriers.
6199
6200 Arguments:
6201 """"""""""
6202
6203 The second argument is the address to read from, which should be an
6204 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6205 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6206 runtime (otherwise null).
6207
6208 Semantics:
6209 """"""""""
6210
6211 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6212 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6213 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6214 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6215 algorithm <gc>`.
6216
6217 .. _int_gcwrite:
6218
6219 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6221
6222 Syntax:
6223 """""""
6224
6225 ::
6226
6227       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6228
6229 Overview:
6230 """""""""
6231
6232 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6233 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6234 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6235
6236 Arguments:
6237 """"""""""
6238
6239 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6240 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6241 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6242 object, Obj may be null.
6243
6244 Semantics:
6245 """"""""""
6246
6247 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6248 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6249 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6250 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6251 algorithm <gc>`.
6252
6253 Code Generator Intrinsics
6254 -------------------------
6255
6256 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6257 may only be implemented with code generator support.
6258
6259 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6261
6262 Syntax:
6263 """""""
6264
6265 ::
6266
6267       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6268
6269 Overview:
6270 """""""""
6271
6272 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6273 target-specific value indicating the return address of the current
6274 function or one of its callers.
6275
6276 Arguments:
6277 """"""""""
6278
6279 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6280 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6281 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6282 value.
6283
6284 Semantics:
6285 """"""""""
6286
6287 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6288 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6289 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6290 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6291 used for debugging purposes.
6292
6293 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6294 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6295 of the obvious source-language caller.
6296
6297 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6299
6300 Syntax:
6301 """""""
6302
6303 ::
6304
6305       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6306
6307 Overview:
6308 """""""""
6309
6310 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6311 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6312
6313 Arguments:
6314 """"""""""
6315
6316 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6317 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6318 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6319 value.
6320
6321 Semantics:
6322 """"""""""
6323
6324 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6325 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6326 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6327 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6328 used for debugging purposes.
6329
6330 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6331 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6332 of the obvious source-language caller.
6333
6334 .. _int_stacksave:
6335
6336 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6338
6339 Syntax:
6340 """""""
6341
6342 ::
6343
6344       declare i8* @llvm.stacksave()
6345
6346 Overview:
6347 """""""""
6348
6349 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6350 of the function stack, for use with
6351 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6352 implementing language features like scoped automatic variable sized
6353 arrays in C99.
6354
6355 Semantics:
6356 """"""""""
6357
6358 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6359 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6360 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6361 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6362 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6363 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6364 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6365
6366 .. _int_stackrestore:
6367
6368 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6370
6371 Syntax:
6372 """""""
6373
6374 ::
6375
6376       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6377
6378 Overview:
6379 """""""""
6380
6381 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6382 the function stack to the state it was in when the corresponding
6383 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6384 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6385 sized arrays in C99.
6386
6387 Semantics:
6388 """"""""""
6389
6390 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6391
6392 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6394
6395 Syntax:
6396 """""""
6397
6398 ::
6399
6400       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6401
6402 Overview:
6403 """""""""
6404
6405 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6406 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6407 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6408 its performance characteristics.
6409
6410 Arguments:
6411 """"""""""
6412
6413 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6414 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6415 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6416 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6417 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6418 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6419 arguments must be constant integers.
6420
6421 Semantics:
6422 """"""""""
6423
6424 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6425 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6426 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6427 the processor cache for better performance.
6428
6429 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6431
6432 Syntax:
6433 """""""
6434
6435 ::
6436
6437       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6438
6439 Overview:
6440 """""""""
6441
6442 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6443 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6444 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6445 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6446 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6447 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6448 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6449 allow correlations of simulation runs.
6450
6451 Arguments:
6452 """"""""""
6453
6454 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6455
6456 Semantics:
6457 """"""""""
6458
6459 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6460 that do not support this intrinsic may ignore it.
6461
6462 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6464
6465 Syntax:
6466 """""""
6467
6468 ::
6469
6470       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6471
6472 Overview:
6473 """""""""
6474
6475 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6476 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6477 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6478 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6479 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6480 timings.
6481
6482 Semantics:
6483 """"""""""
6484
6485 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6486 memory. Implementations are allowed to either return a application
6487 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6488 is lowered to a constant 0.
6489
6490 Standard C Library Intrinsics
6491 -----------------------------
6492
6493 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6494 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6495 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6496 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6497
6498 .. _int_memcpy:
6499
6500 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6502
6503 Syntax:
6504 """""""
6505
6506 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6507 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6508 support all bit widths however.
6509
6510 ::
6511
6512       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6513                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6514       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6515                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6516
6517 Overview:
6518 """""""""
6519
6520 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6521 source location to the destination location.
6522
6523 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6524 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6525 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6526
6527 Arguments:
6528 """"""""""
6529
6530 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6531 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6532 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6533 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6534 boolean indicating a volatile access.
6535
6536 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6537 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6538 are aligned to that boundary.
6539
6540 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6541 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6542 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6543
6544 Semantics:
6545 """"""""""
6546
6547 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6548 source location to the destination location, which are not allowed to
6549 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6550 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6551 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6552
6553 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6560 bit width and for different address space. Not all targets support all
6561 bit widths however.
6562
6563 ::
6564
6565       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6566                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6567       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6568                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6569
6570 Overview:
6571 """""""""
6572
6573 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6574 source location to the destination location. It is similar to the
6575 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6576 overlap.
6577
6578 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6579 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6580 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6581
6582 Arguments:
6583 """"""""""
6584
6585 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6586 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6587 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6588 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6589 boolean indicating a volatile access.
6590
6591 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6592 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6593 aligned to that boundary.
6594
6595 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6596 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6597 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6598
6599 Semantics:
6600 """"""""""
6601
6602 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6603 source location to the destination location, which may overlap. It
6604 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6605 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6606 otherwise it should be set to 0 or 1.
6607
6608 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6610
6611 Syntax:
6612 """""""
6613
6614 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6615 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6616 support all bit widths.
6617
6618 ::
6619
6620       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6621                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6622       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6623                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6624
6625 Overview:
6626 """""""""
6627
6628 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6629 particular byte value.
6630
6631 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6632 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6633 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6634
6635 Arguments:
6636 """"""""""
6637
6638 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6639 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6640 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6641 argument is the known alignment of the destination location.
6642
6643 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6644 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6645 that boundary.
6646
6647 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6648 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6649 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6650
6651 Semantics:
6652 """"""""""
6653
6654 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6655 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6656 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6657 it should be set to 0 or 1.
6658
6659 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6661
6662 Syntax:
6663 """""""
6664
6665 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6666 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6667 all types however.
6668
6669 ::
6670
6671       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6672       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6673       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6674       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6675       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6676
6677 Overview:
6678 """""""""
6679
6680 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6681 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6682 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6683 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6684 because there is no need to worry about errno being set).
6685 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6686
6687 Arguments:
6688 """"""""""
6689
6690 The argument and return value are floating point numbers of the same
6691 type.
6692
6693 Semantics:
6694 """"""""""
6695
6696 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6697 nonnegative floating point number.
6698
6699 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6701
6702 Syntax:
6703 """""""
6704
6705 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6706 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6707 all types however.
6708
6709 ::
6710
6711       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6712       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6713       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6714       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6715       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6716
6717 Overview:
6718 """""""""
6719
6720 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6721 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6722 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6723 used, the second argument remains a scalar integer value.
6724
6725 Arguments:
6726 """"""""""
6727
6728 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6729 raise to that power.
6730
6731 Semantics:
6732 """"""""""
6733
6734 This function returns the first value raised to the second power with an
6735 unspecified sequence of rounding operations.
6736
6737 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6739
6740 Syntax:
6741 """""""
6742
6743 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6744 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6745 all types however.
6746
6747 ::
6748
6749       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6750       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6751       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6752       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6753       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6754
6755 Overview:
6756 """""""""
6757
6758 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6759
6760 Arguments:
6761 """"""""""
6762
6763 The argument and return value are floating point numbers of the same
6764 type.
6765
6766 Semantics:
6767 """"""""""
6768
6769 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6770 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6771 conditions in the same way.
6772
6773 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6775
6776 Syntax:
6777 """""""
6778
6779 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6780 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6781 all types however.
6782
6783 ::
6784
6785       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6786       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6787       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6788       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6789       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6790
6791 Overview:
6792 """""""""
6793
6794 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6795
6796 Arguments:
6797 """"""""""
6798
6799 The argument and return value are floating point numbers of the same
6800 type.
6801
6802 Semantics:
6803 """"""""""
6804
6805 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6806 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6807 conditions in the same way.
6808
6809 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6811
6812 Syntax:
6813 """""""
6814
6815 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6816 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6817 all types however.
6818
6819 ::
6820
6821       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6822       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6823       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6824       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6825       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6826
6827 Overview:
6828 """""""""
6829
6830 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6831 specified (positive or negative) power.
6832
6833 Arguments:
6834 """"""""""
6835
6836 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6837 to raise to that power.
6838
6839 Semantics:
6840 """"""""""
6841
6842 This function returns the first value raised to the second power,
6843 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6844 handles error conditions in the same way.
6845
6846 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6848
6849 Syntax:
6850 """""""
6851
6852 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6853 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6854 all types however.
6855
6856 ::
6857
6858       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6859       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6860       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6861       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6862       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6863
6864 Overview:
6865 """""""""
6866
6867 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6868
6869 Arguments:
6870 """"""""""
6871
6872 The argument and return value are floating point numbers of the same
6873 type.
6874
6875 Semantics:
6876 """"""""""
6877
6878 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6879 would, and handles error conditions in the same way.
6880
6881 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6883
6884 Syntax:
6885 """""""
6886
6887 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6888 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6889 all types however.
6890
6891 ::
6892
6893       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6894       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6895       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6896       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6897       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6898
6899 Overview:
6900 """""""""
6901
6902 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6903
6904 Arguments:
6905 """"""""""
6906
6907 The argument and return value are floating point numbers of the same
6908 type.
6909
6910 Semantics:
6911 """"""""""
6912
6913 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6914 would, and handles error conditions in the same way.
6915
6916 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6918
6919 Syntax:
6920 """""""
6921
6922 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6923 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6924 all types however.
6925
6926 ::
6927
6928       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6929       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6930       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6931       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6932       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6933
6934 Overview:
6935 """""""""
6936
6937 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6938
6939 Arguments:
6940 """"""""""
6941
6942 The argument and return value are floating point numbers of the same
6943 type.
6944
6945 Semantics:
6946 """"""""""
6947
6948 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6949 would, and handles error conditions in the same way.
6950
6951 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6953
6954 Syntax:
6955 """""""
6956
6957 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6958 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6959 all types however.
6960
6961 ::
6962
6963       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6964       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6965       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6966       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6967       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6968
6969 Overview:
6970 """""""""
6971
6972 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6973
6974 Arguments:
6975 """"""""""
6976
6977 The argument and return value are floating point numbers of the same
6978 type.
6979
6980 Semantics:
6981 """"""""""
6982
6983 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6984 would, and handles error conditions in the same way.
6985
6986 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6988
6989 Syntax:
6990 """""""
6991
6992 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6993 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6994 all types however.
6995
6996 ::
6997
6998       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6999       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7000       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7001       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7002       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7003
7004 Overview:
7005 """""""""
7006
7007 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7008
7009 Arguments:
7010 """"""""""
7011
7012 The argument and return value are floating point numbers of the same
7013 type.
7014
7015 Semantics:
7016 """"""""""
7017
7018 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7019 would, and handles error conditions in the same way.
7020
7021 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7023
7024 Syntax:
7025 """""""
7026
7027 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7028 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7029 all types however.
7030
7031 ::
7032
7033       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7034       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7035       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7036       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7037       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7038
7039 Overview:
7040 """""""""
7041
7042 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7043 operation.
7044
7045 Arguments:
7046 """"""""""
7047
7048 The argument and return value are floating point numbers of the same
7049 type.
7050
7051 Semantics:
7052 """"""""""
7053
7054 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7055 would.
7056
7057 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7059
7060 Syntax:
7061 """""""
7062
7063 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7064 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7065 all types however.
7066
7067 ::
7068
7069       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7070       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7071       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7072       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7073       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7074
7075 Overview:
7076 """""""""
7077
7078 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7079 operand.
7080
7081 Arguments:
7082 """"""""""
7083
7084 The argument and return value are floating point numbers of the same
7085 type.
7086
7087 Semantics:
7088 """"""""""
7089
7090 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7091 would, and handles error conditions in the same way.
7092
7093 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7095
7096 Syntax:
7097 """""""
7098
7099 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7100 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7101 all types however.
7102
7103 ::
7104
7105       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7106       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7107       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7108       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7109       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7110
7111 Overview:
7112 """""""""
7113
7114 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7115
7116 Arguments:
7117 """"""""""
7118
7119 The argument and return value are floating point numbers of the same
7120 type.
7121
7122 Semantics:
7123 """"""""""
7124
7125 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7126 would, and handles error conditions in the same way.
7127
7128 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7130
7131 Syntax:
7132 """""""
7133
7134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7135 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7136 all types however.
7137
7138 ::
7139
7140       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7141       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7142       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7143       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7144       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7145
7146 Overview:
7147 """""""""
7148
7149 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7150
7151 Arguments:
7152 """"""""""
7153
7154 The argument and return value are floating point numbers of the same
7155 type.
7156
7157 Semantics:
7158 """"""""""
7159
7160 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7161 would, and handles error conditions in the same way.
7162
7163 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7165
7166 Syntax:
7167 """""""
7168
7169 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7170 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7171 all types however.
7172
7173 ::
7174
7175       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7176       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7177       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7178       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7179       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7180
7181 Overview:
7182 """""""""
7183
7184 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7185 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7186
7187 Arguments:
7188 """"""""""
7189
7190 The argument and return value are floating point numbers of the same
7191 type.
7192
7193 Semantics:
7194 """"""""""
7195
7196 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7197 would, and handles error conditions in the same way.
7198
7199 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7201
7202 Syntax:
7203 """""""
7204
7205 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7206 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7207 all types however.
7208
7209 ::
7210
7211       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7212       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7213       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7214       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7215       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7216
7217 Overview:
7218 """""""""
7219
7220 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7221 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7222 operand isn't an integer.
7223
7224 Arguments:
7225 """"""""""
7226
7227 The argument and return value are floating point numbers of the same
7228 type.
7229
7230 Semantics:
7231 """"""""""
7232
7233 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7234 would, and handles error conditions in the same way.
7235
7236 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7238
7239 Syntax:
7240 """""""
7241
7242 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7243 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7244 all types however.
7245
7246 ::
7247
7248       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7249       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7250       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7251       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7252       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7253
7254 Overview:
7255 """""""""
7256
7257 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7258 nearest integer.
7259
7260 Arguments:
7261 """"""""""
7262
7263 The argument and return value are floating point numbers of the same
7264 type.
7265
7266 Semantics:
7267 """"""""""
7268
7269 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7270 functions would, and handles error conditions in the same way.
7271
7272 Bit Manipulation Intrinsics
7273 ---------------------------
7274
7275 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7276 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7277
7278 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7280
7281 Syntax:
7282 """""""
7283
7284 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7285 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7286
7287 ::
7288
7289       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7290       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7291       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7292
7293 Overview:
7294 """""""""
7295
7296 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7297 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7298 These are useful for performing operations on data that is not in the
7299 target's native byte order.
7300
7301 Semantics:
7302 """"""""""
7303
7304 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7305 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7306 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7307 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7308 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7309 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7310 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7311 respectively).
7312
7313 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7315
7316 Syntax:
7317 """""""
7318
7319 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7320 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7321 support all bit widths or vector types, however.
7322
7323 ::
7324
7325       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7326       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7327       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7328       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7329       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7330       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7331
7332 Overview:
7333 """""""""
7334
7335 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7336 in a value.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7342 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7343 match the argument type.
7344
7345 Semantics:
7346 """"""""""
7347
7348 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7349 each element of a vector.
7350
7351 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7353
7354 Syntax:
7355 """""""
7356
7357 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7358 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7359 targets support all bit widths or vector types, however.
7360
7361 ::
7362
7363       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7364       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7365       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7366       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7367       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7368       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7369
7370 Overview:
7371 """""""""
7372
7373 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7374 leading zeros in a variable.
7375
7376 Arguments:
7377 """"""""""
7378
7379 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7380 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7381 type must match the first argument type.
7382
7383 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7384 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7385 defined result. Historically some architectures did not provide a
7386 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7387 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7388
7389 Semantics:
7390 """"""""""
7391
7392 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7393 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7394 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7395 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7396 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7397
7398 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7400
7401 Syntax:
7402 """""""
7403
7404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7405 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7406 support all bit widths or vector types, however.
7407
7408 ::
7409
7410       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7411       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7412       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7413       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7414       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7415       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7416
7417 Overview:
7418 """""""""
7419
7420 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7421 trailing zeros.
7422
7423 Arguments:
7424 """"""""""
7425
7426 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7427 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7428 type must match the first argument type.
7429
7430 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7431 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7432 defined result. Historically some architectures did not provide a
7433 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7434 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7435
7436 Semantics:
7437 """"""""""
7438
7439 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7440 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7441 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7442 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7443 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7444
7445 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7446 -----------------------------------
7447
7448 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7449
7450 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7452
7453 Syntax:
7454 """""""
7455
7456 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7457 on any integer bit width.
7458
7459 ::
7460
7461       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7462       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7463       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7464
7465 Overview:
7466 """""""""
7467
7468 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7469 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7470 occurred during the signed summation.
7471
7472 Arguments:
7473 """"""""""
7474
7475 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7476 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7477 bit width. The second element of the result structure must be of type
7478 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7479 addition.
7480
7481 Semantics:
7482 """"""""""
7483
7484 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7485 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7486 first element of which is the signed summation, and the second element
7487 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7488 overflow.
7489
7490 Examples:
7491 """""""""
7492
7493 .. code-block:: llvm
7494
7495       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7496       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7497       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7498       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7499
7500 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7502
7503 Syntax:
7504 """""""
7505
7506 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7507 on any integer bit width.
7508
7509 ::
7510
7511       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7512       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7513       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7514
7515 Overview:
7516 """""""""
7517
7518 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7519 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7520 occurred during the unsigned summation.
7521
7522 Arguments:
7523 """"""""""
7524
7525 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7526 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7527 bit width. The second element of the result structure must be of type
7528 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7529 addition.
7530
7531 Semantics:
7532 """"""""""
7533
7534 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7535 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7536 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7537 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7538
7539 Examples:
7540 """""""""
7541
7542 .. code-block:: llvm
7543
7544       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7545       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7546       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7547       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7548
7549 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7551
7552 Syntax:
7553 """""""
7554
7555 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7556 on any integer bit width.
7557
7558 ::
7559
7560       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7561       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7562       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7563
7564 Overview:
7565 """""""""
7566
7567 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7568 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7569 overflow occurred during the signed subtraction.
7570
7571 Arguments:
7572 """"""""""
7573
7574 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7575 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7576 bit width. The second element of the result structure must be of type
7577 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7578 subtraction.
7579
7580 Semantics:
7581 """"""""""
7582
7583 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7584 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7585 first element of which is the subtraction, and the second element of
7586 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7587 overflow.
7588
7589 Examples:
7590 """""""""
7591
7592 .. code-block:: llvm
7593
7594       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7595       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7596       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7597       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7598
7599 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7601
7602 Syntax:
7603 """""""
7604
7605 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7606 on any integer bit width.
7607
7608 ::
7609
7610       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7611       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7612       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7613
7614 Overview:
7615 """""""""
7616
7617 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7618 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7619 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7620
7621 Arguments:
7622 """"""""""
7623
7624 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7625 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7626 bit width. The second element of the result structure must be of type
7627 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7628 subtraction.
7629
7630 Semantics:
7631 """"""""""
7632
7633 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7634 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7635 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7636 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7637 overflow.
7638
7639 Examples:
7640 """""""""
7641
7642 .. code-block:: llvm
7643
7644       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7645       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7646       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7647       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7648
7649 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7651
7652 Syntax:
7653 """""""
7654
7655 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7656 on any integer bit width.
7657
7658 ::
7659
7660       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7661       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7662       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7663
7664 Overview:
7665 """""""""
7666
7667 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7668 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7669 overflow occurred during the signed multiplication.
7670
7671 Arguments:
7672 """"""""""
7673
7674 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7675 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7676 bit width. The second element of the result structure must be of type
7677 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7678 multiplication.
7679
7680 Semantics:
7681 """"""""""
7682
7683 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7684 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7685 the first element of which is the multiplication, and the second element
7686 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7687 overflow.
7688
7689 Examples:
7690 """""""""
7691
7692 .. code-block:: llvm
7693
7694       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7695       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7696       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7697       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7698
7699 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7701
7702 Syntax:
7703 """""""
7704
7705 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7706 on any integer bit width.
7707
7708 ::
7709
7710       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7711       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7712       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7713
7714 Overview:
7715 """""""""
7716
7717 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7718 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7719 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7720
7721 Arguments:
7722 """"""""""
7723
7724 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7725 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7726 bit width. The second element of the result structure must be of type
7727 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7728 multiplication.
7729
7730 Semantics:
7731 """"""""""
7732
7733 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7734 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7735 the first element of which is the multiplication, and the second
7736 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7737 resulted in an overflow.
7738
7739 Examples:
7740 """""""""
7741
7742 .. code-block:: llvm
7743
7744       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7745       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7746       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7747       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7748
7749 Specialised Arithmetic Intrinsics
7750 ---------------------------------
7751
7752 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7754
7755 Syntax:
7756 """""""
7757
7758 ::
7759
7760       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7761       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7762
7763 Overview:
7764 """""""""
7765
7766 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7767 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7768 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7769 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7770 and add instructions.
7771
7772 Arguments:
7773 """"""""""
7774
7775 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7776 multiplicands, a and b, and an addend c.
7777
7778 Semantics:
7779 """"""""""
7780
7781 The expression:
7782
7783 ::
7784
7785       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7786
7787 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7788 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7789 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7790 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7791 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7792
7793 Examples:
7794 """""""""
7795
7796 .. code-block:: llvm
7797
7798       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7799
7800 Half Precision Floating Point Intrinsics
7801 ----------------------------------------
7802
7803 For most target platforms, half precision floating point is a
7804 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7805 but does not support computation in the format.
7806
7807 This means that code must first load the half-precision floating point
7808 value as an i16, then convert it to float with
7809 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7810 then be performed on the float value (including extending to double
7811 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7812 if needed, then converted to i16 with
7813 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7814 i16 value.
7815
7816 .. _int_convert_to_fp16:
7817
7818 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7820
7821 Syntax:
7822 """""""
7823
7824 ::
7825
7826       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7827
7828 Overview:
7829 """""""""
7830
7831 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7832 from single precision floating point format to half precision floating
7833 point format.
7834
7835 Arguments:
7836 """"""""""
7837
7838 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7839 converted.
7840
7841 Semantics:
7842 """"""""""
7843
7844 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7845 from single precision floating point format to half precision floating
7846 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7847 converted number.
7848
7849 Examples:
7850 """""""""
7851
7852 .. code-block:: llvm
7853
7854       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7855       store i16 %res, i16* @x, align 2
7856
7857 .. _int_convert_from_fp16:
7858
7859 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7861
7862 Syntax:
7863 """""""
7864
7865 ::
7866
7867       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7868
7869 Overview:
7870 """""""""
7871
7872 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7873 conversion from half precision floating point format to single precision
7874 floating point format.
7875
7876 Arguments:
7877 """"""""""
7878
7879 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7880 converted.
7881
7882 Semantics:
7883 """"""""""
7884
7885 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7886 conversion from half single precision floating point format to single
7887 precision floating point format. The input half-float value is
7888 represented by an ``i16`` value.
7889
7890 Examples:
7891 """""""""
7892
7893 .. code-block:: llvm
7894
7895       %a = load i16* @x, align 2
7896       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7897
7898 Debugger Intrinsics
7899 -------------------
7900
7901 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7902 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7903 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7904 document.
7905
7906 Exception Handling Intrinsics
7907 -----------------------------
7908
7909 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7910 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7911 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7912
7913 .. _int_trampoline:
7914
7915 Trampoline Intrinsics
7916 ---------------------
7917
7918 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7919 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7920 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7921 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7922 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7923 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7924 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7925 extension.
7926
7927 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7928 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7929 It can be created as follows:
7930
7931 .. code-block:: llvm
7932
7933       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7934       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7935       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7936       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7937       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7938
7939 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7940 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7941
7942 .. _int_it:
7943
7944 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7946
7947 Syntax:
7948 """""""
7949
7950 ::
7951
7952       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7953
7954 Overview:
7955 """""""""
7956
7957 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7958 turning it into a trampoline.
7959
7960 Arguments:
7961 """"""""""
7962
7963 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7964 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7965 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7966 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7967 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7968 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7969 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7970 bitcast to an ``i8*``.
7971
7972 Semantics:
7973 """"""""""
7974
7975 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7976 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7977 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7978 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7979 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7980 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7981 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7982 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7983 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7984 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7985 modified, then the effect of any later call to the returned function
7986 pointer is undefined.
7987
7988 .. _int_at:
7989
7990 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7992
7993 Syntax:
7994 """""""
7995
7996 ::
7997
7998       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7999
8000 Overview:
8001 """""""""
8002
8003 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8004 a trampoline (passed as ``tramp``).
8005
8006 Arguments:
8007 """"""""""
8008
8009 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8010 code filled in by a previous call to
8011 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8012
8013 Semantics:
8014 """"""""""
8015
8016 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8017 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8018 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8019 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8020 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8021
8022 Memory Use Markers
8023 ------------------
8024
8025 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8026 memory objects and ranges where variables are immutable.
8027
8028 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8030
8031 Syntax:
8032 """""""
8033
8034 ::
8035
8036       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8037
8038 Overview:
8039 """""""""
8040
8041 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8042 object's lifetime.
8043
8044 Arguments:
8045 """"""""""
8046
8047 The first argument is a constant integer representing the size of the
8048 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8049 to the object.
8050
8051 Semantics:
8052 """"""""""
8053
8054 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8055 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8056 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8057 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8058
8059 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8061
8062 Syntax:
8063 """""""
8064
8065 ::
8066
8067       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8068
8069 Overview:
8070 """""""""
8071
8072 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8073 object's lifetime.
8074
8075 Arguments:
8076 """"""""""
8077
8078 The first argument is a constant integer representing the size of the
8079 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8080 to the object.
8081
8082 Semantics:
8083 """"""""""
8084
8085 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8086 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8087 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8088 object following this intrinsic may be removed as dead.
8089
8090 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8092
8093 Syntax:
8094 """""""
8095
8096 ::
8097
8098       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8099
8100 Overview:
8101 """""""""
8102
8103 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8104 a memory object will not change.
8105
8106 Arguments:
8107 """"""""""
8108
8109 The first argument is a constant integer representing the size of the
8110 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8111 to the object.
8112
8113 Semantics:
8114 """"""""""
8115
8116 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8117 the return value, the referenced memory location is constant and
8118 unchanging.
8119
8120 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8122
8123 Syntax:
8124 """""""
8125
8126 ::
8127
8128       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8129
8130 Overview:
8131 """""""""
8132
8133 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8134 memory object are mutable.
8135
8136 Arguments:
8137 """"""""""
8138
8139 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8140 The second argument is a constant integer representing the size of the
8141 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8142 pointer to the object.
8143
8144 Semantics:
8145 """"""""""
8146
8147 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8148
8149 General Intrinsics
8150 ------------------
8151
8152 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8153 purpose.
8154
8155 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8157
8158 Syntax:
8159 """""""
8160
8161 ::
8162
8163       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8164
8165 Overview:
8166 """""""""
8167
8168 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8169
8170 Arguments:
8171 """"""""""
8172
8173 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8174 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8175 source file name, and the last argument is the line number.
8176
8177 Semantics:
8178 """"""""""
8179
8180 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8181 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8182 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8183 ignored by code generation and optimization.
8184
8185 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8187
8188 Syntax:
8189 """""""
8190
8191 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8192 any integer bit width.
8193
8194 ::
8195
8196       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8197       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8198       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8199       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8200       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8206
8207 Arguments:
8208 """"""""""
8209
8210 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8211 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8212 global string which is the source file name, and the last argument is
8213 the line number. It returns the value of the first argument.
8214
8215 Semantics:
8216 """"""""""
8217
8218 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8219 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8220 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8221 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8222
8223 '``llvm.trap``' Intrinsic
8224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8225
8226 Syntax:
8227 """""""
8228
8229 ::
8230
8231       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8232
8233 Overview:
8234 """""""""
8235
8236 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8237
8238 Arguments:
8239 """"""""""
8240
8241 None.
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8247 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8248 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8249
8250 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8252
8253 Syntax:
8254 """""""
8255
8256 ::
8257
8258       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8259
8260 Overview:
8261 """""""""
8262
8263 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8264
8265 Arguments:
8266 """"""""""
8267
8268 None.
8269
8270 Semantics:
8271 """"""""""
8272
8273 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8274 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8275 debugger.
8276
8277 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 ::
8284
8285       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8291 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8292 is placed on the stack before local variables.
8293
8294 Arguments:
8295 """"""""""
8296
8297 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8298 The first argument is the value loaded from the stack guard
8299 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8300 enough space to hold the value of the guard.
8301
8302 Semantics:
8303 """"""""""
8304
8305 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8306 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8307 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8308 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8309 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8310 they are different, then the program aborts by calling the
8311 ``__stack_chk_fail()`` function.
8312
8313 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8315
8316 Syntax:
8317 """""""
8318
8319 ::
8320
8321       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8322       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8323
8324 Overview:
8325 """""""""
8326
8327 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8328 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8329 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8330 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8331 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8332 other object.
8333
8334 Arguments:
8335 """"""""""
8336
8337 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8338 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8339 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8340 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8341 only accepts constants.
8342
8343 Semantics:
8344 """"""""""
8345
8346 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8347 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8348 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8349 on the ``min`` argument).
8350
8351 '``llvm.expect``' Intrinsic
8352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8353
8354 Syntax:
8355 """""""
8356
8357 ::
8358
8359       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8360       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8361
8362 Overview:
8363 """""""""
8364
8365 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8366 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8367
8368 Arguments:
8369 """"""""""
8370
8371 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8372 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8373 constant value, variables are not allowed.
8374
8375 Semantics:
8376 """"""""""
8377
8378 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8379
8380 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8382
8383 Syntax:
8384 """""""
8385
8386 ::
8387
8388       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8389
8390 Overview:
8391 """""""""
8392
8393 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8394 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8395
8396 Arguments:
8397 """"""""""
8398
8399 None.
8400
8401 Semantics:
8402 """"""""""
8403
8404 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8405 by codegen.