Update the description of the llvm.fmuladd.* intrinsics to avoid use of the
[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, i8 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 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not.
829
830     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
831     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
832     function will have an ``ssp`` attribute.
833 ``sspreq``
834     This attribute indicates that the function should *always* emit a
835     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
836     attribute.
837
838     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
839     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
840     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
841     ``sspreq`` attribute.
842 ``uwtable``
843     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
844     an unwind table entry be produce for this function even if we can
845     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
846     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
847     units.
848 ``noduplicate``
849     This attribute indicates that calls to the function cannot be
850     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
851     within its parent function, but may not be duplicated within
852     its parent function.
853
854     A function containing a ``noduplicate`` call may still
855     be an inlining candidate, provided that the call is not
856     duplicated by inlining. That implies that the function has
857     internal linkage and only has one call site, so the original
858     call is dead after inlining.
859
860 .. _moduleasm:
861
862 Module-Level Inline Assembly
863 ----------------------------
864
865 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
866 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
867 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
868 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
869
870 .. code-block:: llvm
871
872     module asm "inline asm code goes here"
873     module asm "more can go here"
874
875 The strings can contain any character by escaping non-printable
876 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
877 two digit hex code for the number.
878
879 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
880 assembly code is generated.
881
882 Data Layout
883 -----------
884
885 A module may specify a target specific data layout string that specifies
886 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
887 simply:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     target datalayout = "layout specification"
892
893 The *layout specification* consists of a list of specifications
894 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
895 with a letter and may include other information after the letter to
896 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
897 as follows:
898
899 ``E``
900     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
901     the bits with the most significance have the lowest address
902     location.
903 ``e``
904     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
905     is, the bits with the least significance have the lowest address
906     location.
907 ``S<size>``
908     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
909     promotion of stack variables is limited to the natural stack
910     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
911     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
912     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
913     alignment promotions.
914 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
915     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
916     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
917     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
918     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
919     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
920     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
921 ``i<size>:<abi>:<pref>``
922     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
923     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
924 ``v<size>:<abi>:<pref>``
925     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
926     ``<size>``.
927 ``f<size>:<abi>:<pref>``
928     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
929     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
930     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
931     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
932     targets.
933 ``a<size>:<abi>:<pref>``
934     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
935     ``<size>``.
936 ``s<size>:<abi>:<pref>``
937     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
938     ``<size>``.
939 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
940     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
941     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
942     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
943     this set are considered to support most general arithmetic operations
944     efficiently.
945
946 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
947 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
948 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
949 specifications are given in this list:
950
951 -  ``E`` - big endian
952 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
953 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
954    space 1
955 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
956    space 2
957 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
958 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
959 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
960 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
961 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
962    alignment of 64-bits
963 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
964 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
965 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
966 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
967 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
968 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
969
970 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
971 following rules:
972
973 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
974    that specification is used.
975 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
976    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
977    sought type is used. If none of the specifications are larger than
978    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
979    given the default specifications above, the i7 type will use the
980    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
981    alignment of i64 (largest specified).
982 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
983    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
984    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
985    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
986
987 The function of the data layout string may not be what you expect.
988 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
989 the code generator should use.
990
991 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
992 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
993 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
994 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
995 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
996 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
997 that require precise layout information, but this also prevents those
998 optimizations from introducing target specificity into the IR.
999
1000 .. _pointeraliasing:
1001
1002 Pointer Aliasing Rules
1003 ----------------------
1004
1005 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1006 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1007 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1008 to the following rules:
1009
1010 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1011    value it is *based* on.
1012 -  An address of a global variable is associated with the address range
1013    of the variable's storage.
1014 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1015    address range of the allocated storage.
1016 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1017    address.
1018 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1019    a function not defined within LLVM may be associated with address
1020    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1021    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1022    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1023
1024 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1025 following rules:
1026
1027 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1028    on the first operand of the ``getelementptr``.
1029 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1030    ``bitcast``.
1031 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1032    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1033    the pointer's value.
1034 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1035
1036 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1037 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1038
1039 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1040 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1041 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1042 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1043 alignment of the store.
1044
1045 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1046 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1047 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1048 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1049 alias analysis.
1050
1051 .. _volatile:
1052
1053 Volatile Memory Accesses
1054 ------------------------
1055
1056 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1057 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1058 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1059 volatile operations or change their order of execution relative to other
1060 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1061 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1062 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1063
1064 .. _memmodel:
1065
1066 Memory Model for Concurrent Operations
1067 --------------------------------------
1068
1069 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1070 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1071 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1072 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1073
1074 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1075
1076 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1077 that
1078
1079 -  Is a superset of single-thread program order, and
1080 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1081    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1082    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1083    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1084    Constraints <ordering>`).
1085
1086 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1087 between a thread and signals executing inside that thread.
1088
1089 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1090 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1091 (defined) write operations (store instructions, atomic
1092 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1093 section, initialized globals are considered to have a write of the
1094 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1095 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1096 may see any write to the same byte, except:
1097
1098 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1099    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1100    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1101 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1102    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1103
1104 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1105
1106 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1107    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1108    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1109    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1110    synchronization.)
1111 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1112    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1113 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1114    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1115 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1116    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1117    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1118    constraints on how the choice is made.
1119 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1120
1121 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1122 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1123 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1124 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1125 than one instruction to read the series of bytes.
1126
1127 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1128 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1129 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1130 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1131 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1132 from an address, introducing a store can change a load that may see
1133 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1134
1135 .. _ordering:
1136
1137 Atomic Memory Ordering Constraints
1138 ----------------------------------
1139
1140 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1141 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1142 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1143 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1144 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1145 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1146 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1147 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1148 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1149 differently since they don't take an address. See that instruction's
1150 documentation for details.
1151
1152 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1153 :doc:`Atomics`.
1154
1155 ``unordered``
1156     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1157     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1158     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1159     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1160     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1161     to make them atomic in any interesting way.
1162 ``monotonic``
1163     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1164     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1165     address. All modification orders must be compatible with the
1166     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1167     orders can be combined to a global total order for the whole program
1168     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1169     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1170     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1171     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1172     happens before another atomic read of the same address, the later
1173     read must see the same value or a later value in the address's
1174     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1175     stronger) operations on the same address. If an address is written
1176     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1177     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1178     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1179     ``memory_order_relaxed``.
1180 ``acquire``
1181     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1182     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1183     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1184 ``release``
1185     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1186     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1187     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1188     complete description; see the C++0x definition of a release
1189     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1190     ``memory_order_release``.
1191 ``acq_rel`` (acquire+release)
1192     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1193     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1194 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1195     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1196     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1197     writes), there is a global total order on all
1198     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1199     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1200     modification orders of all the affected addresses. Each
1201     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1202     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1203     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1204
1205 .. _singlethread:
1206
1207 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1208 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1209 other operations running in the same thread (for example, in signal
1210 handlers).
1211
1212 .. _fastmath:
1213
1214 Fast-Math Flags
1215 ---------------
1216
1217 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1218 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1219 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1220 otherwise unsafe floating point operations
1221
1222 ``nnan``
1223    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1224    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1225    NaNs, but the value of the result is undefined.
1226
1227 ``ninf``
1228    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1229    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1230    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1231
1232 ``nsz``
1233    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1234    argument or result as insignificant.
1235
1236 ``arcp``
1237    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1238    argument rather than perform division.
1239
1240 ``fast``
1241    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1242    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1243    flag implies all the others.
1244
1245 .. _typesystem:
1246
1247 Type System
1248 ===========
1249
1250 The LLVM type system is one of the most important features of the
1251 intermediate representation. Being typed enables a number of
1252 optimizations to be performed on the intermediate representation
1253 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1254 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1255 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1256 not feasible to perform on normal three address code representations.
1257
1258 Type Classifications
1259 --------------------
1260
1261 The types fall into a few useful classifications:
1262
1263
1264 .. list-table::
1265    :header-rows: 1
1266
1267    * - Classification
1268      - Types
1269
1270    * - :ref:`integer <t_integer>`
1271      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1272        ``i64``, ...
1273
1274    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1275      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1276        ``ppc_fp128``
1277
1278
1279    * - first class
1280
1281        .. _t_firstclass:
1282
1283      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1284        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1285        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1286        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1287
1288    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1289      - :ref:`label <t_label>`,
1290        :ref:`void <t_void>`,
1291        :ref:`integer <t_integer>`,
1292        :ref:`floating point <t_floating>`,
1293        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1294        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1295
1296    * - :ref:`derived <t_derived>`
1297      - :ref:`array <t_array>`,
1298        :ref:`function <t_function>`,
1299        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1300        :ref:`structure <t_struct>`,
1301        :ref:`vector <t_vector>`,
1302        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1303
1304 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1305 Values of these types are the only ones which can be produced by
1306 instructions.
1307
1308 .. _t_primitive:
1309
1310 Primitive Types
1311 ---------------
1312
1313 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1314 system.
1315
1316 .. _t_integer:
1317
1318 Integer Type
1319 ^^^^^^^^^^^^
1320
1321 Overview:
1322 """""""""
1323
1324 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1325 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1326 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1327
1328 Syntax:
1329 """""""
1330
1331 ::
1332
1333       iN
1334
1335 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1336 value.
1337
1338 Examples:
1339 """""""""
1340
1341 +----------------+------------------------------------------------+
1342 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1343 +----------------+------------------------------------------------+
1344 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1345 +----------------+------------------------------------------------+
1346 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1347 +----------------+------------------------------------------------+
1348
1349 .. _t_floating:
1350
1351 Floating Point Types
1352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1353
1354 .. list-table::
1355    :header-rows: 1
1356
1357    * - Type
1358      - Description
1359
1360    * - ``half``
1361      - 16-bit floating point value
1362
1363    * - ``float``
1364      - 32-bit floating point value
1365
1366    * - ``double``
1367      - 64-bit floating point value
1368
1369    * - ``fp128``
1370      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1371
1372    * - ``x86_fp80``
1373      -  80-bit floating point value (X87)
1374
1375    * - ``ppc_fp128``
1376      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1377
1378 .. _t_x86mmx:
1379
1380 X86mmx Type
1381 ^^^^^^^^^^^
1382
1383 Overview:
1384 """""""""
1385
1386 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1387 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1388 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1389 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1390 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1391 of this type.
1392
1393 Syntax:
1394 """""""
1395
1396 ::
1397
1398       x86mmx
1399
1400 .. _t_void:
1401
1402 Void Type
1403 ^^^^^^^^^
1404
1405 Overview:
1406 """""""""
1407
1408 The void type does not represent any value and has no size.
1409
1410 Syntax:
1411 """""""
1412
1413 ::
1414
1415       void
1416
1417 .. _t_label:
1418
1419 Label Type
1420 ^^^^^^^^^^
1421
1422 Overview:
1423 """""""""
1424
1425 The label type represents code labels.
1426
1427 Syntax:
1428 """""""
1429
1430 ::
1431
1432       label
1433
1434 .. _t_metadata:
1435
1436 Metadata Type
1437 ^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 Overview:
1440 """""""""
1441
1442 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1443 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1444
1445 Syntax:
1446 """""""
1447
1448 ::
1449
1450       metadata
1451
1452 .. _t_derived:
1453
1454 Derived Types
1455 -------------
1456
1457 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1458 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1459 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1460 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1461 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1462 as the element type of another array.
1463
1464 .. _t_aggregate:
1465
1466 Aggregate Types
1467 ^^^^^^^^^^^^^^^
1468
1469 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1470 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1471 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1472 aggregate types.
1473
1474 .. _t_array:
1475
1476 Array Type
1477 ^^^^^^^^^^
1478
1479 Overview:
1480 """""""""
1481
1482 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1483 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1484 elements) and an underlying data type.
1485
1486 Syntax:
1487 """""""
1488
1489 ::
1490
1491       [<# elements> x <elementtype>]
1492
1493 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1494 be any type with a size.
1495
1496 Examples:
1497 """""""""
1498
1499 +------------------+--------------------------------------+
1500 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1501 +------------------+--------------------------------------+
1502 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1503 +------------------+--------------------------------------+
1504 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1505 +------------------+--------------------------------------+
1506
1507 Here are some examples of multidimensional arrays:
1508
1509 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1510 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1511 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1512 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1513 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1514 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1515 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1516
1517 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1518 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1519 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1520 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1521 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1522 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1523 example.
1524
1525 .. _t_function:
1526
1527 Function Type
1528 ^^^^^^^^^^^^^
1529
1530 Overview:
1531 """""""""
1532
1533 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1534 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1535 of a function type is a first class type or a void type.
1536
1537 Syntax:
1538 """""""
1539
1540 ::
1541
1542       <returntype> (<parameter list>)
1543
1544 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1545 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1546 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1547 Variable argument functions can access their arguments with the
1548 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1549 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1550
1551 Examples:
1552 """""""""
1553
1554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1555 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1556 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1557 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1558 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1559 | ``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. |
1560 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1561 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1563
1564 .. _t_struct:
1565
1566 Structure Type
1567 ^^^^^^^^^^^^^^
1568
1569 Overview:
1570 """""""""
1571
1572 The structure type is used to represent a collection of data members
1573 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1574 a size.
1575
1576 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1577 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1578 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1579 '``insertvalue``' instructions.
1580
1581 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1582 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1583 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1584 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1585 required to match what the underlying code generator expects.
1586
1587 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1588 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1589 identified types are always defined at the top level with a name.
1590 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1591 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1592 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1593
1594 Syntax:
1595 """""""
1596
1597 ::
1598
1599       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1600       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1601
1602 Examples:
1603 """""""""
1604
1605 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1606 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1607 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1608 | ``{ 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``.  |
1609 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1610 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1611 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1612
1613 .. _t_opaque:
1614
1615 Opaque Structure Types
1616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1617
1618 Overview:
1619 """""""""
1620
1621 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1622 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1623 notion of a forward declared structure.
1624
1625 Syntax:
1626 """""""
1627
1628 ::
1629
1630       %X = type opaque
1631       %52 = type opaque
1632
1633 Examples:
1634 """""""""
1635
1636 +--------------+-------------------+
1637 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1638 +--------------+-------------------+
1639
1640 .. _t_pointer:
1641
1642 Pointer Type
1643 ^^^^^^^^^^^^
1644
1645 Overview:
1646 """""""""
1647
1648 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1649 commonly used to reference objects in memory.
1650
1651 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1652 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1653 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1654 are target-specific.
1655
1656 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1657 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1658
1659 Syntax:
1660 """""""
1661
1662 ::
1663
1664       <type> *
1665
1666 Examples:
1667 """""""""
1668
1669 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1671 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1673 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1675 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676
1677 .. _t_vector:
1678
1679 Vector Type
1680 ^^^^^^^^^^^
1681
1682 Overview:
1683 """""""""
1684
1685 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1686 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1687 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1688 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1689 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1690
1691 Syntax:
1692 """""""
1693
1694 ::
1695
1696       < <# elements> x <elementtype> >
1697
1698 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1699 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1700 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1701
1702 Examples:
1703 """""""""
1704
1705 +-------------------+--------------------------------------------------+
1706 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1707 +-------------------+--------------------------------------------------+
1708 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1709 +-------------------+--------------------------------------------------+
1710 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1711 +-------------------+--------------------------------------------------+
1712 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1713 +-------------------+--------------------------------------------------+
1714
1715 Constants
1716 =========
1717
1718 LLVM has several different basic types of constants. This section
1719 describes them all and their syntax.
1720
1721 Simple Constants
1722 ----------------
1723
1724 **Boolean constants**
1725     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1726     of the ``i1`` type.
1727 **Integer constants**
1728     Standard integers (such as '4') are constants of the
1729     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1730     integer types.
1731 **Floating point constants**
1732     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1733     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1734     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1735     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1736     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1737     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1738     point <t_floating>` type.
1739 **Null pointer constants**
1740     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1741     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1742
1743 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1744 floating point constants. For example, the form
1745 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1746 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1747 constants are required (and the only time that they are generated by the
1748 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1749 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1750 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1751 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1752 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1753
1754 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1755 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1756 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1757 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1758 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1759 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1760 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1761 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1762 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1763 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1764 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1765 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1766 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1767 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1768
1769 There are no constants of type x86mmx.
1770
1771 Complex Constants
1772 -----------------
1773
1774 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1775 constants and smaller complex constants.
1776
1777 **Structure constants**
1778     Structure constants are represented with notation similar to
1779     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1780     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1781     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1782     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1783     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1784     must match those specified by the type.
1785 **Array constants**
1786     Array constants are represented with notation similar to array type
1787     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1788     square brackets (``[]``)). For example:
1789     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1790     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1791     match those specified by the type.
1792 **Vector constants**
1793     Vector constants are represented with notation similar to vector
1794     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1795     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1796     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1797     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1798     elements must match those specified by the type.
1799 **Zero initialization**
1800     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1801     value to zero of *any* type, including scalar and
1802     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1803     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1804     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1805 **Metadata node**
1806     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1807     type <t_metadata>`. For example:
1808     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1809     constants that are meant to be interpreted as part of the
1810     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1811     information such as debug info.
1812
1813 Global Variable and Function Addresses
1814 --------------------------------------
1815
1816 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1817 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1818 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1819 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1820 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1821 file:
1822
1823 .. code-block:: llvm
1824
1825     @X = global i32 17
1826     @Y = global i32 42
1827     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1828
1829 .. _undefvalues:
1830
1831 Undefined Values
1832 ----------------
1833
1834 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1835 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1836 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1837 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1838
1839 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1840 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1841 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1842 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1843
1844 .. code-block:: llvm
1845
1846       %A = add %X, undef
1847       %B = sub %X, undef
1848       %C = xor %X, undef
1849     Safe:
1850       %A = undef
1851       %B = undef
1852       %C = undef
1853
1854 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1855 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1856
1857 .. code-block:: llvm
1858
1859       %A = or %X, undef
1860       %B = and %X, undef
1861     Safe:
1862       %A = -1
1863       %B = 0
1864     Unsafe:
1865       %A = undef
1866       %B = undef
1867
1868 These logical operations have bits that are not always affected by the
1869 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1870 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1871 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1872 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1873 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1874 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1875 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1876 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880       %A = select undef, %X, %Y
1881       %B = select undef, 42, %Y
1882       %C = select %X, %Y, undef
1883     Safe:
1884       %A = %X     (or %Y)
1885       %B = 42     (or %Y)
1886       %C = %Y
1887     Unsafe:
1888       %A = undef
1889       %B = undef
1890       %C = undef
1891
1892 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1893 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1894 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1895 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1896 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1897 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1898 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1899
1900 .. code-block:: llvm
1901
1902       %A = xor undef, undef
1903
1904       %B = undef
1905       %C = xor %B, %B
1906
1907       %D = undef
1908       %E = icmp lt %D, 4
1909       %F = icmp gte %D, 4
1910
1911     Safe:
1912       %A = undef
1913       %B = undef
1914       %C = undef
1915       %D = undef
1916       %E = undef
1917       %F = undef
1918
1919 This example points out that two '``undef``' operands are not
1920 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1921 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1922 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1923 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1924 its value over its "live range". This is true because the variable
1925 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1926 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1927 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1928 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1929 uses with" concept would not hold.
1930
1931 .. code-block:: llvm
1932
1933       %A = fdiv undef, %X
1934       %B = fdiv %X, undef
1935     Safe:
1936       %A = undef
1937     b: unreachable
1938
1939 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1940 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1941 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1942 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1943 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1944 However, in the second example, we can make a more aggressive
1945 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1946 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1947 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1948 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1949 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1950 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1951
1952 .. code-block:: llvm
1953
1954     a:  store undef -> %X
1955     b:  store %X -> undef
1956     Safe:
1957     a: <deleted>
1958     b: unreachable
1959
1960 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1961 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1962 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1963 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1964 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1965
1966 .. _poisonvalues:
1967
1968 Poison Values
1969 -------------
1970
1971 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1972 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1973 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1974 which results in undefined behavior.
1975
1976 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1977 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1978 the ``nsw`` flag.
1979
1980 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1981
1982 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1983 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1984    their dynamic predecessor basic block.
1985 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1986    in the dynamic callers of their functions.
1987 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1988    instructions that dynamically transfer control back to them.
1989 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1990    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1991    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1992 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1993    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1994    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1995    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1996 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1997    most recent preceding instruction with externally visible side
1998    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1999    operations <volatile>`.)
2000 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2001    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2002    multiple successors and the instruction is always executed when
2003    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2004    when control is transferred to another.
2005 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2006    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2007    be different if the terminator had transferred control to a different
2008    successor.
2009 -  Dependence is transitive.
2010
2011 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2012 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2013 on a poison value has undefined behavior.
2014
2015 Here are some examples:
2016
2017 .. code-block:: llvm
2018
2019     entry:
2020       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2021       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2022       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2023       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2024
2025       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2026       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2027
2028       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2029
2030       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2031       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2032       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2033       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2034
2035       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2036       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2037
2038     true:
2039       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2040                                            ; it has undefined behavior.
2041       br label %end
2042
2043     end:
2044       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2045                                            ; Both edges into this PHI are
2046                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2047                                            ; always results in a poison value.
2048
2049       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2050                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2051                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2052
2053       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2054                                            ; The same branch again, but this time the
2055                                            ; true block doesn't have side effects.
2056
2057     second_true:
2058       ; No side effects!
2059       ret void
2060
2061     second_end:
2062       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2063                                            ; on the store in %end. Also, it is
2064                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2065                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2066                                            ; behavior in this example).
2067
2068 .. _blockaddress:
2069
2070 Addresses of Basic Blocks
2071 -------------------------
2072
2073 ``blockaddress(@function, %block)``
2074
2075 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2076 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2077 Taking the address of the entry block is illegal.
2078
2079 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2080 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2081 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2082 undefined behavior — though, again, comparison against null is ok, and
2083 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2084 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2085 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2086 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2087 instruction.
2088
2089 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2090 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2091
2092 Constant Expressions
2093 --------------------
2094
2095 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2096 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2097 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2098 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2099 The following is the syntax for constant expressions:
2100
2101 ``trunc (CST to TYPE)``
2102     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2103     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2104 ``zext (CST to TYPE)``
2105     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2106     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2107 ``sext (CST to TYPE)``
2108     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2109     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2110 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2111     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2112     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2113     must be floating point.
2114 ``fpext (CST to TYPE)``
2115     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2116     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2117     floating point.
2118 ``fptoui (CST to TYPE)``
2119     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2120     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2121     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2122     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2123     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2124 ``fptosi (CST to TYPE)``
2125     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2126     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2127     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2128     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2129     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2130 ``uitofp (CST to TYPE)``
2131     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2132     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2133     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2134     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2135     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2136 ``sitofp (CST to TYPE)``
2137     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2138     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2139     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2140     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2141     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2142 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2143     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2144     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2145     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2146     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2147 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2148     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2149     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2150     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2151     This one is *really* dangerous!
2152 ``bitcast (CST to TYPE)``
2153     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2154     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2155     instruction <i_bitcast>`.
2156 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2157     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2158     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2159     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2160     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2161 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2162     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2163 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2164     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2165 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2166     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2167 ``extractelement (VAL, IDX)``
2168     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2169     constants.
2170 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2171     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2172     constants.
2173 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2174     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2175     constants.
2176 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2177     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2178     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2179     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2180     least one index value must be specified.
2181 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2182     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2183     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2184     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2185     value must be specified.
2186 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2187     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2188     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2189     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2190     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2191     operations on floating point values are allowed).
2192
2193 Other Values
2194 ============
2195
2196 Inline Assembler Expressions
2197 ----------------------------
2198
2199 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2200 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2201 value represents the inline assembler as a string (containing the
2202 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2203 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2204 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2205 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2206 assembler expression is:
2207
2208 .. code-block:: llvm
2209
2210     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2211
2212 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2213 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2214 Thus, typically we have:
2215
2216 .. code-block:: llvm
2217
2218     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2219
2220 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2221 marked as having side effects. This is done through the use of the
2222 '``sideeffect``' keyword, like so:
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2227
2228 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2229 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2230 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2231 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2232 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2233 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2234
2235 .. code-block:: llvm
2236
2237     call void asm alignstack "eieio", ""()
2238
2239 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2240 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2241 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2242 the only supported dialects. An example is:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2247
2248 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2249 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2250 keyword last.
2251
2252 Inline Asm Metadata
2253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2254
2255 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2256 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2257 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2258 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2259 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2260 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2261 it. For example:
2262
2263 .. code-block:: llvm
2264
2265     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2266     ...
2267     !42 = !{ i32 1234567 }
2268
2269 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2270 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2271 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2272 occurs on.
2273
2274 .. _metadata:
2275
2276 Metadata Nodes and Metadata Strings
2277 -----------------------------------
2278
2279 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2280 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2281 code generator. One example application of metadata is source-level
2282 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2283 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2284 preceding exclamation point ('``!``').
2285
2286 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2287 contain any character by escaping non-printable characters with
2288 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2289 "``!"test\00"``".
2290
2291 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2292 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2293 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2294 their operand. For example:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2299
2300 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2301 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2302 example:
2303
2304 .. code-block:: llvm
2305
2306     !foo =  metadata !{!4, !3}
2307
2308 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2309 function is using two metadata arguments:
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2314
2315 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2316 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2317
2318 .. code-block:: llvm
2319
2320     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2321
2322 More information about specific metadata nodes recognized by the
2323 optimizers and code generator is found below.
2324
2325 '``tbaa``' Metadata
2326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2327
2328 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2329 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2330 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2331 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2332 custom alias analysis behavior for other languages.
2333
2334 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2335 to three fields, e.g.:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2340     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2341     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2342     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2343
2344 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2345 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2346 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2347 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2348 common names.
2349
2350 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2351 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2352 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2353 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2354 from multiple front-ends is handled conservatively.
2355
2356 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2357 indicates that the type is "constant" (meaning
2358 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2359 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2360
2361 '``tbaa.struct``' Metadata
2362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2363
2364 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2365 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2366 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2367 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2368 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2369 of the aggregate.
2370
2371 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2372 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2373
2374 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2375 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2376 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2377 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2378 its tbaa tag. e.g.:
2379
2380 .. code-block:: llvm
2381
2382     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2383
2384 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2385 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2386 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2387
2388 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2389 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2390 does not carry useful data and need not be preserved.
2391
2392 '``fpmath``' Metadata
2393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2394
2395 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2396 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2397 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2398 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2399 it. ULP is defined as follows:
2400
2401     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2402     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2403     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2404     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2405     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2406
2407 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2408 number representing the maximum relative error, for example:
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2413
2414 '``range``' Metadata
2415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2416
2417 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2418 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2419 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2420 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2421 pair has the following properties:
2422
2423 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2424 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2425 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2426 -  The range is allowed to wrap.
2427 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2428    ``a!=b``.
2429
2430 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2431 they must be non-contiguous.
2432
2433 Examples:
2434
2435 .. code-block:: llvm
2436
2437       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2438       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2439       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2440       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2441     ...
2442     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2443     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2444     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2445     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2446
2447 Module Flags Metadata
2448 =====================
2449
2450 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2451 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2452 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2453 this. These flags are in the form of key / value pairs — much like a
2454 dictionary — making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2455 look it up.
2456
2457 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2458 Each triplet has the following form:
2459
2460 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2461    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2462    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2463    described below.
2464 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2465    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2466    including entries with the **Require** behavior).
2467 -  The third element is the value of the flag.
2468
2469 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2470 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2471 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2472 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2473 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2474 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2475
2476 The following behaviors are supported:
2477
2478 .. list-table::
2479    :header-rows: 1
2480    :widths: 10 90
2481
2482    * - Value
2483      - Behavior
2484
2485    * - 1
2486      - **Error**
2487            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2488            is that of the operands.
2489
2490    * - 2
2491      - **Warning**
2492            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2493            operand for the flag from the first module being linked.
2494
2495    * - 3
2496      - **Require**
2497            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2498            specified value after linking is performed. The value must be a
2499            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2500            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2501            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2502            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2503            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2504
2505    * - 4
2506      - **Override**
2507            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2508            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2509            differ, an error will be emitted.
2510
2511    * - 5
2512      - **Append**
2513            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2514
2515    * - 6
2516      - **AppendUnique**
2517            Appends the two values, which are required to be metadata
2518            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2519            during the append operation.
2520
2521 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2522 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2523 value) or **Override**.
2524
2525 An example of module flags:
2526
2527 .. code-block:: llvm
2528
2529     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2530     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2531     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2532     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2533       metadata !{
2534         metadata !"foo", i32 1
2535       }
2536     }
2537     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2538
2539 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2540    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2541    values are not equal.
2542
2543 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2544    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2545    '37'.
2546
2547 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2548    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2549    warning if their values are not equal.
2550
2551 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2552
2553    ::
2554
2555        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2556
2557    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2558    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2559    performed.
2560
2561 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2562 ----------------------------------------------------
2563
2564 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2565 collection in a special section called "image info". The metadata
2566 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2567 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2568 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2569 be merged rather than appended together.
2570
2571 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2572 following key-value pairs:
2573
2574 .. list-table::
2575    :header-rows: 1
2576    :widths: 30 70
2577
2578    * - Key
2579      - Value
2580
2581    * - ``Objective-C Version``
2582      - **[Required]** — The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2583
2584    * - ``Objective-C Image Info Version``
2585      - **[Required]** — The version of the image info section. Currently
2586        always 0.
2587
2588    * - ``Objective-C Image Info Section``
2589      - **[Required]** — The section to place the metadata. Valid values are
2590        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2591        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2592        Objective-C ABI version 2.
2593
2594    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2595      - **[Required]** — Specifies whether garbage collection is supported or
2596        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2597        collection supported.
2598
2599    * - ``Objective-C GC Only``
2600      - **[Optional]** — Specifies that only garbage collection is supported.
2601        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2602        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2603
2604 Some important flag interactions:
2605
2606 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2607    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2608    2, then the resulting module has the
2609    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2610 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2611    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2612
2613 Intrinsic Global Variables
2614 ==========================
2615
2616 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2617 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2618 All globals of this sort should have a section specified as
2619 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2620 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2621
2622 The '``llvm.used``' Global Variable
2623 -----------------------------------
2624
2625 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2626 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2627 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2628 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2629 use of it is:
2630
2631 .. code-block:: llvm
2632
2633     @X = global i8 4
2634     @Y = global i32 123
2635
2636     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2637        i8* @X,
2638        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2639     ], section "llvm.metadata"
2640
2641 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2642 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2643 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2644 variable has internal linkage and no references other than that from the
2645 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2646 represent references from inline asms and other things the compiler
2647 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2648
2649 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2650 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2651 molesting the symbol.
2652
2653 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2654 --------------------------------------------
2655
2656 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2657 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2658 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2659 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2660 by ``@llvm.used``.
2661
2662 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2663 and should not be exposed to source languages.
2664
2665 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2666 -------------------------------------------
2667
2668 .. code-block:: llvm
2669
2670     %0 = type { i32, void ()* }
2671     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2672
2673 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2674 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2675 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2676 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2677 is not defined.
2678
2679 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2680 -------------------------------------------
2681
2682 .. code-block:: llvm
2683
2684     %0 = type { i32, void ()* }
2685     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2686
2687 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2688 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2689 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2690 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2691 defined.
2692
2693 Instruction Reference
2694 =====================
2695
2696 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2697 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2698 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2699 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2700 :ref:`other instructions <otherops>`.
2701
2702 .. _terminators:
2703
2704 Terminator Instructions
2705 -----------------------
2706
2707 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2708 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2709 block should be executed after the current block is finished. These
2710 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2711 control flow, not values (the one exception being the
2712 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2713
2714 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2715 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2716 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2717 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2718
2719 .. _i_ret:
2720
2721 '``ret``' Instruction
2722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2723
2724 Syntax:
2725 """""""
2726
2727 ::
2728
2729       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2730       ret void                 ; Return from void function
2731
2732 Overview:
2733 """""""""
2734
2735 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2736 a value) from a function back to the caller.
2737
2738 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2739 value and then causes control flow, and one that just causes control
2740 flow to occur.
2741
2742 Arguments:
2743 """"""""""
2744
2745 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2746 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2747 class <t_firstclass>`' type.
2748
2749 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2750 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2751 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2752 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2753 value.
2754
2755 Semantics:
2756 """"""""""
2757
2758 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2759 the calling function's context. If the caller is a
2760 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2761 instruction after the call. If the caller was an
2762 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2763 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2764 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2765 value.
2766
2767 Example:
2768 """"""""
2769
2770 .. code-block:: llvm
2771
2772       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2773       ret void                        ; Return from a void function
2774       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2775
2776 .. _i_br:
2777
2778 '``br``' Instruction
2779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2780
2781 Syntax:
2782 """""""
2783
2784 ::
2785
2786       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2787       br label <dest>          ; Unconditional branch
2788
2789 Overview:
2790 """""""""
2791
2792 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2793 different basic block in the current function. There are two forms of
2794 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2795 unconditional branch.
2796
2797 Arguments:
2798 """"""""""
2799
2800 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2801 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2802 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2803
2804 Semantics:
2805 """"""""""
2806
2807 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2808 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2809 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2810 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2811
2812 Example:
2813 """"""""
2814
2815 .. code-block:: llvm
2816
2817     Test:
2818       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2819       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2820     IfEqual:
2821       ret i32 1
2822     IfUnequal:
2823       ret i32 0
2824
2825 .. _i_switch:
2826
2827 '``switch``' Instruction
2828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2829
2830 Syntax:
2831 """""""
2832
2833 ::
2834
2835       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2836
2837 Overview:
2838 """""""""
2839
2840 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2841 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2842 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2843 destinations.
2844
2845 Arguments:
2846 """"""""""
2847
2848 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2849 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2850 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2851 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2852
2853 Semantics:
2854 """"""""""
2855
2856 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2857 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2858 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2859 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2860 to the default destination.
2861
2862 Implementation:
2863 """""""""""""""
2864
2865 Depending on properties of the target machine and the particular
2866 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2867 different ways. For example, it could be generated as a series of
2868 chained conditional branches or with a lookup table.
2869
2870 Example:
2871 """"""""
2872
2873 .. code-block:: llvm
2874
2875      ; Emulate a conditional br instruction
2876      %Val = zext i1 %value to i32
2877      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2878
2879      ; Emulate an unconditional br instruction
2880      switch i32 0, label %dest [ ]
2881
2882      ; Implement a jump table:
2883      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2884                                          i32 1, label %onone
2885                                          i32 2, label %ontwo ]
2886
2887 .. _i_indirectbr:
2888
2889 '``indirectbr``' Instruction
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 Syntax:
2893 """""""
2894
2895 ::
2896
2897       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2898
2899 Overview:
2900 """""""""
2901
2902 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2903 label within the current function, whose address is specified by
2904 "``address``". Address must be derived from a
2905 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2906
2907 Arguments:
2908 """"""""""
2909
2910 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2911 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2912 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2913 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2914
2915 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2916 accurate understanding of the CFG.
2917
2918 Semantics:
2919 """"""""""
2920
2921 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2922 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2923 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2924 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2925
2926 Implementation:
2927 """""""""""""""
2928
2929 This is typically implemented with a jump through a register.
2930
2931 Example:
2932 """"""""
2933
2934 .. code-block:: llvm
2935
2936      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2937
2938 .. _i_invoke:
2939
2940 '``invoke``' Instruction
2941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2942
2943 Syntax:
2944 """""""
2945
2946 ::
2947
2948       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2949                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2950
2951 Overview:
2952 """""""""
2953
2954 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2955 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2956 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2957 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2958 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2959 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2960 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2961 nearest "exception" label.
2962
2963 The '``exception``' label is a `landing
2964 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2965 '``exception``' label is required to have the
2966 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
2967 information about the behavior of the program after unwinding happens,
2968 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
2969 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
2970 instruction, so that the important information contained within the
2971 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
2972
2973 Arguments:
2974 """"""""""
2975
2976 This instruction requires several arguments:
2977
2978 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
2979    convention <callingconv>` the call should use. If none is
2980    specified, the call defaults to using C calling conventions.
2981 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
2982    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
2983    are valid here.
2984 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
2985    function value being invoked. In most cases, this is a direct
2986    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
2987    branching off an arbitrary pointer to function value.
2988 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
2989    function to be invoked.
2990 #. '``function args``': argument list whose types match the function
2991    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
2992    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
2993    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
2994    extra arguments can be specified.
2995 #. '``normal label``': the label reached when the called function
2996    executes a '``ret``' instruction.
2997 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
2998    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
2999    mechanism.
3000 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3001    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3002    attributes are valid here.
3003
3004 Semantics:
3005 """"""""""
3006
3007 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3008 instruction in most regards. The primary difference is that it
3009 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3010 library to unwind the stack.
3011
3012 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3013 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3014 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3015 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3016
3017 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3018 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3019 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3020 return value is available.
3021
3022 Example:
3023 """"""""
3024
3025 .. code-block:: llvm
3026
3027       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3028                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3029       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3030                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3031
3032 .. _i_resume:
3033
3034 '``resume``' Instruction
3035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3036
3037 Syntax:
3038 """""""
3039
3040 ::
3041
3042       resume <type> <value>
3043
3044 Overview:
3045 """""""""
3046
3047 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3048 successors.
3049
3050 Arguments:
3051 """"""""""
3052
3053 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3054 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3055 function.
3056
3057 Semantics:
3058 """"""""""
3059
3060 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3061 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3062 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3063
3064 Example:
3065 """"""""
3066
3067 .. code-block:: llvm
3068
3069       resume { i8*, i32 } %exn
3070
3071 .. _i_unreachable:
3072
3073 '``unreachable``' Instruction
3074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3075
3076 Syntax:
3077 """""""
3078
3079 ::
3080
3081       unreachable
3082
3083 Overview:
3084 """""""""
3085
3086 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3087 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3088 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3089 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3090
3091 Semantics:
3092 """"""""""
3093
3094 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3095
3096 .. _binaryops:
3097
3098 Binary Operations
3099 -----------------
3100
3101 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3102 They require two operands of the same type, execute an operation on
3103 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3104 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3105 result value has the same type as its operands.
3106
3107 There are several different binary operators:
3108
3109 .. _i_add:
3110
3111 '``add``' Instruction
3112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3113
3114 Syntax:
3115 """""""
3116
3117 ::
3118
3119       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3120       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3121       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3122       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3123
3124 Overview:
3125 """""""""
3126
3127 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3128
3129 Arguments:
3130 """"""""""
3131
3132 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3133 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3134 arguments must have identical types.
3135
3136 Semantics:
3137 """"""""""
3138
3139 The value produced is the integer sum of the two operands.
3140
3141 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3142 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3143 the result.
3144
3145 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3146 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3147
3148 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3149 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3150 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3151 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3152
3153 Example:
3154 """"""""
3155
3156 .. code-block:: llvm
3157
3158       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3159
3160 .. _i_fadd:
3161
3162 '``fadd``' Instruction
3163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3164
3165 Syntax:
3166 """""""
3167
3168 ::
3169
3170       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3171
3172 Overview:
3173 """""""""
3174
3175 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3176
3177 Arguments:
3178 """"""""""
3179
3180 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3181 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3182 Both arguments must have identical types.
3183
3184 Semantics:
3185 """"""""""
3186
3187 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3188 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3189 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3190 optimizations:
3191
3192 Example:
3193 """"""""
3194
3195 .. code-block:: llvm
3196
3197       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3198
3199 '``sub``' Instruction
3200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3201
3202 Syntax:
3203 """""""
3204
3205 ::
3206
3207       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3208       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3209       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3210       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3211
3212 Overview:
3213 """""""""
3214
3215 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3216
3217 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3218 instruction present in most other intermediate representations.
3219
3220 Arguments:
3221 """"""""""
3222
3223 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3224 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3225 arguments must have identical types.
3226
3227 Semantics:
3228 """"""""""
3229
3230 The value produced is the integer difference of the two operands.
3231
3232 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3233 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3234 the result.
3235
3236 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3237 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3238
3239 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3240 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3241 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3242 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3243
3244 Example:
3245 """"""""
3246
3247 .. code-block:: llvm
3248
3249       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3250       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3251
3252 .. _i_fsub:
3253
3254 '``fsub``' Instruction
3255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3256
3257 Syntax:
3258 """""""
3259
3260 ::
3261
3262       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3263
3264 Overview:
3265 """""""""
3266
3267 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3268
3269 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3270 instruction present in most other intermediate representations.
3271
3272 Arguments:
3273 """"""""""
3274
3275 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3276 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3277 Both arguments must have identical types.
3278
3279 Semantics:
3280 """"""""""
3281
3282 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3283 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3284 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3285 unsafe floating point optimizations:
3286
3287 Example:
3288 """"""""
3289
3290 .. code-block:: llvm
3291
3292       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3293       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3294
3295 '``mul``' Instruction
3296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3297
3298 Syntax:
3299 """""""
3300
3301 ::
3302
3303       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3304       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3305       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3306       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3307
3308 Overview:
3309 """""""""
3310
3311 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3312
3313 Arguments:
3314 """"""""""
3315
3316 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3317 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3318 arguments must have identical types.
3319
3320 Semantics:
3321 """"""""""
3322
3323 The value produced is the integer product of the two operands.
3324
3325 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3326 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3327 bit width of the result.
3328
3329 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3330 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3331 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3332 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3333 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3334 product.
3335
3336 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3337 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3338 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3339 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3340
3341 Example:
3342 """"""""
3343
3344 .. code-block:: llvm
3345
3346       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3347
3348 .. _i_fmul:
3349
3350 '``fmul``' Instruction
3351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3352
3353 Syntax:
3354 """""""
3355
3356 ::
3357
3358       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3359
3360 Overview:
3361 """""""""
3362
3363 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3364
3365 Arguments:
3366 """"""""""
3367
3368 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3369 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3370 Both arguments must have identical types.
3371
3372 Semantics:
3373 """"""""""
3374
3375 The value produced is the floating point product of the two operands.
3376 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3377 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3378 unsafe floating point optimizations:
3379
3380 Example:
3381 """"""""
3382
3383 .. code-block:: llvm
3384
3385       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3386
3387 '``udiv``' Instruction
3388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3389
3390 Syntax:
3391 """""""
3392
3393 ::
3394
3395       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3396       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3397
3398 Overview:
3399 """""""""
3400
3401 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3402
3403 Arguments:
3404 """"""""""
3405
3406 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3407 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3408 arguments must have identical types.
3409
3410 Semantics:
3411 """"""""""
3412
3413 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3414
3415 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3416 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3417
3418 Division by zero leads to undefined behavior.
3419
3420 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3421 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3422 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3423
3424 Example:
3425 """"""""
3426
3427 .. code-block:: llvm
3428
3429       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3430
3431 '``sdiv``' Instruction
3432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3433
3434 Syntax:
3435 """""""
3436
3437 ::
3438
3439       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3440       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3441
3442 Overview:
3443 """""""""
3444
3445 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3446
3447 Arguments:
3448 """"""""""
3449
3450 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3451 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3452 arguments must have identical types.
3453
3454 Semantics:
3455 """"""""""
3456
3457 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3458 rounded towards zero.
3459
3460 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3461 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3462
3463 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3464 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3465 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3466
3467 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3468 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3469
3470 Example:
3471 """"""""
3472
3473 .. code-block:: llvm
3474
3475       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3476
3477 .. _i_fdiv:
3478
3479 '``fdiv``' Instruction
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 Syntax:
3483 """""""
3484
3485 ::
3486
3487       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3488
3489 Overview:
3490 """""""""
3491
3492 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3493
3494 Arguments:
3495 """"""""""
3496
3497 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3498 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3499 Both arguments must have identical types.
3500
3501 Semantics:
3502 """"""""""
3503
3504 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3505 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3506 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3507 unsafe floating point optimizations:
3508
3509 Example:
3510 """"""""
3511
3512 .. code-block:: llvm
3513
3514       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3515
3516 '``urem``' Instruction
3517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3518
3519 Syntax:
3520 """""""
3521
3522 ::
3523
3524       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3525
3526 Overview:
3527 """""""""
3528
3529 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3530 division of its two arguments.
3531
3532 Arguments:
3533 """"""""""
3534
3535 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3536 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3537 arguments must have identical types.
3538
3539 Semantics:
3540 """"""""""
3541
3542 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3543 This instruction always performs an unsigned division to get the
3544 remainder.
3545
3546 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3547 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3548
3549 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3550
3551 Example:
3552 """"""""
3553
3554 .. code-block:: llvm
3555
3556       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3557
3558 '``srem``' Instruction
3559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3560
3561 Syntax:
3562 """""""
3563
3564 ::
3565
3566       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3567
3568 Overview:
3569 """""""""
3570
3571 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3572 division of its two operands. This instruction can also take
3573 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3574 must be integers.
3575
3576 Arguments:
3577 """"""""""
3578
3579 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3580 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3581 arguments must have identical types.
3582
3583 Semantics:
3584 """"""""""
3585
3586 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3587 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3588 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3589 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3590 difference, see `The Math
3591 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3592 table of how this is implemented in various languages, please see
3593 `Wikipedia: modulo
3594 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3595
3596 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3597 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3598
3599 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3600 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3601 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3602 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3603 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3604 result of the division and the remainder.)
3605
3606 Example:
3607 """"""""
3608
3609 .. code-block:: llvm
3610
3611       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3612
3613 .. _i_frem:
3614
3615 '``frem``' Instruction
3616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3617
3618 Syntax:
3619 """""""
3620
3621 ::
3622
3623       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3624
3625 Overview:
3626 """""""""
3627
3628 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3629 its two operands.
3630
3631 Arguments:
3632 """"""""""
3633
3634 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3635 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3636 Both arguments must have identical types.
3637
3638 Semantics:
3639 """"""""""
3640
3641 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3642 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3643 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3644 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3645
3646 Example:
3647 """"""""
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3652
3653 .. _bitwiseops:
3654
3655 Bitwise Binary Operations
3656 -------------------------
3657
3658 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3659 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3660 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3661 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3662 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3663
3664 '``shl``' Instruction
3665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3666
3667 Syntax:
3668 """""""
3669
3670 ::
3671
3672       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3673       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3674       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3675       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3676
3677 Overview:
3678 """""""""
3679
3680 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3681 a specified number of bits.
3682
3683 Arguments:
3684 """"""""""
3685
3686 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3687 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3688 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3689
3690 Semantics:
3691 """"""""""
3692
3693 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3694 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3695 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3696 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3697 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3698 in ``op2``.
3699
3700 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3701 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3702 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3703 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3704 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3705 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3706 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3707
3708 Example:
3709 """"""""
3710
3711 .. code-block:: llvm
3712
3713       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3714       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3715       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3716       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3717       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3718
3719 '``lshr``' Instruction
3720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3721
3722 Syntax:
3723 """""""
3724
3725 ::
3726
3727       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3728       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3729
3730 Overview:
3731 """""""""
3732
3733 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3734 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3735
3736 Arguments:
3737 """"""""""
3738
3739 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3740 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3741 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3742
3743 Semantics:
3744 """"""""""
3745
3746 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3747 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3748 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3749 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3750 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3751 corresponding shift amount in ``op2``.
3752
3753 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3754 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3755 non-zero.
3756
3757 Example:
3758 """"""""
3759
3760 .. code-block:: llvm
3761
3762       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3763       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3764       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3765       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3766       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3767       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3768
3769 '``ashr``' Instruction
3770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3771
3772 Syntax:
3773 """""""
3774
3775 ::
3776
3777       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3778       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3779
3780 Overview:
3781 """""""""
3782
3783 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3784 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3785 extension.
3786
3787 Arguments:
3788 """"""""""
3789
3790 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3791 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3792 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3793
3794 Semantics:
3795 """"""""""
3796
3797 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3798 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3799 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3800 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3801 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3802 corresponding shift amount in ``op2``.
3803
3804 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3805 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3806 non-zero.
3807
3808 Example:
3809 """"""""
3810
3811 .. code-block:: llvm
3812
3813       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3814       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3815       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3816       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3817       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3818       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3819
3820 '``and``' Instruction
3821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3822
3823 Syntax:
3824 """""""
3825
3826 ::
3827
3828       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3829
3830 Overview:
3831 """""""""
3832
3833 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3834 operands.
3835
3836 Arguments:
3837 """"""""""
3838
3839 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3840 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3841 arguments must have identical types.
3842
3843 Semantics:
3844 """"""""""
3845
3846 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3847
3848 +-----+-----+-----+
3849 | In0 | In1 | Out |
3850 +-----+-----+-----+
3851 |   0 |   0 |   0 |
3852 +-----+-----+-----+
3853 |   0 |   1 |   0 |
3854 +-----+-----+-----+
3855 |   1 |   0 |   0 |
3856 +-----+-----+-----+
3857 |   1 |   1 |   1 |
3858 +-----+-----+-----+
3859
3860 Example:
3861 """"""""
3862
3863 .. code-block:: llvm
3864
3865       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3866       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3867       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3868
3869 '``or``' Instruction
3870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3871
3872 Syntax:
3873 """""""
3874
3875 ::
3876
3877       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3878
3879 Overview:
3880 """""""""
3881
3882 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3883 two operands.
3884
3885 Arguments:
3886 """"""""""
3887
3888 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3889 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3890 arguments must have identical types.
3891
3892 Semantics:
3893 """"""""""
3894
3895 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3896
3897 +-----+-----+-----+
3898 | In0 | In1 | Out |
3899 +-----+-----+-----+
3900 |   0 |   0 |   0 |
3901 +-----+-----+-----+
3902 |   0 |   1 |   1 |
3903 +-----+-----+-----+
3904 |   1 |   0 |   1 |
3905 +-----+-----+-----+
3906 |   1 |   1 |   1 |
3907 +-----+-----+-----+
3908
3909 Example:
3910 """"""""
3911
3912 ::
3913
3914       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3915       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3916       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3917
3918 '``xor``' Instruction
3919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3920
3921 Syntax:
3922 """""""
3923
3924 ::
3925
3926       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3927
3928 Overview:
3929 """""""""
3930
3931 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3932 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3933 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3934
3935 Arguments:
3936 """"""""""
3937
3938 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3939 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3940 arguments must have identical types.
3941
3942 Semantics:
3943 """"""""""
3944
3945 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3946
3947 +-----+-----+-----+
3948 | In0 | In1 | Out |
3949 +-----+-----+-----+
3950 |   0 |   0 |   0 |
3951 +-----+-----+-----+
3952 |   0 |   1 |   1 |
3953 +-----+-----+-----+
3954 |   1 |   0 |   1 |
3955 +-----+-----+-----+
3956 |   1 |   1 |   0 |
3957 +-----+-----+-----+
3958
3959 Example:
3960 """"""""
3961
3962 .. code-block:: llvm
3963
3964       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3965       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
3966       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3967       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
3968
3969 Vector Operations
3970 -----------------
3971
3972 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
3973 target-independent manner. These instructions cover the element-access
3974 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
3975 While LLVM does directly support these vector operations, many
3976 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
3977 take full advantage of a specific target.
3978
3979 .. _i_extractelement:
3980
3981 '``extractelement``' Instruction
3982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3983
3984 Syntax:
3985 """""""
3986
3987 ::
3988
3989       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
3990
3991 Overview:
3992 """""""""
3993
3994 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
3995 from a vector at a specified index.
3996
3997 Arguments:
3998 """"""""""
3999
4000 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4001 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4002 the position from which to extract the element. The index may be a
4003 variable.
4004
4005 Semantics:
4006 """"""""""
4007
4008 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4009 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4010 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4011
4012 Example:
4013 """"""""
4014
4015 .. code-block:: llvm
4016
4017       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4018
4019 .. _i_insertelement:
4020
4021 '``insertelement``' Instruction
4022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4023
4024 Syntax:
4025 """""""
4026
4027 ::
4028
4029       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4030
4031 Overview:
4032 """""""""
4033
4034 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4035 vector at a specified index.
4036
4037 Arguments:
4038 """"""""""
4039
4040 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4041 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4042 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4043 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4044 index may be a variable.
4045
4046 Semantics:
4047 """"""""""
4048
4049 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4050 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4051 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4052 undefined.
4053
4054 Example:
4055 """"""""
4056
4057 .. code-block:: llvm
4058
4059       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4060
4061 .. _i_shufflevector:
4062
4063 '``shufflevector``' Instruction
4064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4065
4066 Syntax:
4067 """""""
4068
4069 ::
4070
4071       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4072
4073 Overview:
4074 """""""""
4075
4076 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4077 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4078 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4079
4080 Arguments:
4081 """"""""""
4082
4083 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4084 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4085 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4086 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4087 same as the element type of the first two operands.
4088
4089 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4090 constant integer or undef values.
4091
4092 Semantics:
4093 """"""""""
4094
4095 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4096 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4097 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4098 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4099 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4100 only one vector.
4101
4102 Example:
4103 """"""""
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4108                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4109       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4110                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4111       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4112                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4113       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4114                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4115
4116 Aggregate Operations
4117 --------------------
4118
4119 LLVM supports several instructions for working with
4120 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4121
4122 .. _i_extractvalue:
4123
4124 '``extractvalue``' Instruction
4125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4126
4127 Syntax:
4128 """""""
4129
4130 ::
4131
4132       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4133
4134 Overview:
4135 """""""""
4136
4137 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4138 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4139
4140 Arguments:
4141 """"""""""
4142
4143 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4144 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4145 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4146 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4147
4148 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4149
4150 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4151    omitted and assumed to be zero.
4152 -  At least one index must be specified.
4153 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4154
4155 Semantics:
4156 """"""""""
4157
4158 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4159 the index operands.
4160
4161 Example:
4162 """"""""
4163
4164 .. code-block:: llvm
4165
4166       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4167
4168 .. _i_insertvalue:
4169
4170 '``insertvalue``' Instruction
4171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4172
4173 Syntax:
4174 """""""
4175
4176 ::
4177
4178       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4179
4180 Overview:
4181 """""""""
4182
4183 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4184 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4185
4186 Arguments:
4187 """"""""""
4188
4189 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4190 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4191 a first-class value to insert. The following operands are constant
4192 indices indicating the position at which to insert the value in a
4193 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4194 to insert must have the same type as the value identified by the
4195 indices.
4196
4197 Semantics:
4198 """"""""""
4199
4200 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4201 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4202 indices is that of ``elt``.
4203
4204 Example:
4205 """"""""
4206
4207 .. code-block:: llvm
4208
4209       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4210       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4211       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4212
4213 .. _memoryops:
4214
4215 Memory Access and Addressing Operations
4216 ---------------------------------------
4217
4218 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4219 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4220 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4221 memory in LLVM.
4222
4223 .. _i_alloca:
4224
4225 '``alloca``' Instruction
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 Syntax:
4229 """""""
4230
4231 ::
4232
4233       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4234
4235 Overview:
4236 """""""""
4237
4238 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4239 currently executing function, to be automatically released when this
4240 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4241 generic address space (address space zero).
4242
4243 Arguments:
4244 """"""""""
4245
4246 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4247 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4248 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4249 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4250 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4251 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4252 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4253 any convenient boundary compatible with the type.
4254
4255 '``type``' may be any sized type.
4256
4257 Semantics:
4258 """"""""""
4259
4260 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4261 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4262 memory is automatically released when the function returns. The
4263 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4264 variables that must have an address available. When the function returns
4265 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4266 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4267 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4268 is not specified.
4269
4270 Example:
4271 """"""""
4272
4273 .. code-block:: llvm
4274
4275       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4276       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4277       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4278       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4279
4280 .. _i_load:
4281
4282 '``load``' Instruction
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 Syntax:
4286 """""""
4287
4288 ::
4289
4290       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4291       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4292       !<index> = !{ i32 1 }
4293
4294 Overview:
4295 """""""""
4296
4297 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4298
4299 Arguments:
4300 """"""""""
4301
4302 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4303 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4304 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4305 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4306 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4307 operations <volatile>`.
4308
4309 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4310 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4311 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4312 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4313 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4314 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4315 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4316 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4317 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4318 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4319 any defined semantics for atomic loads.
4320
4321 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4322 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4323 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4324 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4325 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4326 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4327 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4328
4329 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4330 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4331 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4332 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4333 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4334 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4335 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4336
4337 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4338 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4339 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4340 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4341 address points to memory which does not change value during program
4342 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4343 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4344
4345 Semantics:
4346 """"""""""
4347
4348 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4349 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4350 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4351 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4352 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4353 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4354 written using a store of the same type.
4355
4356 Examples:
4357 """""""""
4358
4359 .. code-block:: llvm
4360
4361       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4362       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4363       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4364
4365 .. _i_store:
4366
4367 '``store``' Instruction
4368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4369
4370 Syntax:
4371 """""""
4372
4373 ::
4374
4375       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4376       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4377
4378 Overview:
4379 """""""""
4380
4381 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4382
4383 Arguments:
4384 """"""""""
4385
4386 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4387 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4388 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4389 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4390 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4391 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4392 operations <volatile>`.
4393
4394 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4395 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4396 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4397 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4398 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4399 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4400 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4401 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4402 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4403 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4404 have any defined semantics for atomic stores.
4405
4406 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4407 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4408 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4409 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4410 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4411 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4412 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4413 safe.
4414
4415 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4416 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4417 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4418 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4419 be reused in the cache. The code generator may select special
4420 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4421 x86.
4422
4423 Semantics:
4424 """"""""""
4425
4426 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4427 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4428 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4429 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4430 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4431 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4432 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4433 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4434
4435 Example:
4436 """"""""
4437
4438 .. code-block:: llvm
4439
4440       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4441       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4442       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4443
4444 .. _i_fence:
4445
4446 '``fence``' Instruction
4447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4448
4449 Syntax:
4450 """""""
4451
4452 ::
4453
4454       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4455
4456 Overview:
4457 """""""""
4458
4459 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4460 between operations.
4461
4462 Arguments:
4463 """"""""""
4464
4465 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4466 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4467 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4468
4469 Semantics:
4470 """"""""""
4471
4472 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4473 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4474 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4475 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4476 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4477 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4478 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4479 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4480 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4481 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4482 *happens-before* edge.
4483
4484 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4485 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4486 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4487
4488 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4489 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4490 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4491
4492 Example:
4493 """"""""
4494
4495 .. code-block:: llvm
4496
4497       fence acquire                          ; yields {void}
4498       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4499
4500 .. _i_cmpxchg:
4501
4502 '``cmpxchg``' Instruction
4503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4504
4505 Syntax:
4506 """""""
4507
4508 ::
4509
4510       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4511
4512 Overview:
4513 """""""""
4514
4515 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4516 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4517 equal, it stores a new value into the memory.
4518
4519 Arguments:
4520 """"""""""
4521
4522 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4523 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4524 address, and a new value to place at that address if the compared values
4525 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4526 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4527 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4528 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4529 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4530 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4531 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4532
4533 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4534 synchronizes with other atomic operations.
4535
4536 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4537 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4538 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4539 respect to all other code in the system.
4540
4541 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4542 equal to the size in memory of the operand.
4543
4544 Semantics:
4545 """"""""""
4546
4547 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4548 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4549 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4550 returned.
4551
4552 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4553 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4554 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4555 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4556
4557 Example:
4558 """"""""
4559
4560 .. code-block:: llvm
4561
4562     entry:
4563       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4564       br label %loop
4565
4566     loop:
4567       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4568       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4569       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4570       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4571       br i1 %success, label %done, label %loop
4572
4573     done:
4574       ...
4575
4576 .. _i_atomicrmw:
4577
4578 '``atomicrmw``' Instruction
4579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4580
4581 Syntax:
4582 """""""
4583
4584 ::
4585
4586       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4587
4588 Overview:
4589 """""""""
4590
4591 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4592
4593 Arguments:
4594 """"""""""
4595
4596 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4597 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4598 operation. The operation must be one of the following keywords:
4599
4600 -  xchg
4601 -  add
4602 -  sub
4603 -  and
4604 -  nand
4605 -  or
4606 -  xor
4607 -  max
4608 -  min
4609 -  umax
4610 -  umin
4611
4612 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4613 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4614 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4615 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4616 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4617 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4618 operations <volatile>`.
4619
4620 Semantics:
4621 """"""""""
4622
4623 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4624 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4625 value at the location is returned. The modification is specified by the
4626 operation argument:
4627
4628 -  xchg: ``*ptr = val``
4629 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4630 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4631 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4632 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4633 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4634 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4635 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4636 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4637 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4638    comparison)
4639 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4640    comparison)
4641
4642 Example:
4643 """"""""
4644
4645 .. code-block:: llvm
4646
4647       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4648
4649 .. _i_getelementptr:
4650
4651 '``getelementptr``' Instruction
4652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4653
4654 Syntax:
4655 """""""
4656
4657 ::
4658
4659       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4660       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4661       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4662
4663 Overview:
4664 """""""""
4665
4666 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4667 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4668 address calculation only and does not access memory.
4669
4670 Arguments:
4671 """"""""""
4672
4673 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4674 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4675 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4676 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4677 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4678 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4679 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4680 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4681 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4682 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4683 would require loading the pointer before continuing calculation.
4684
4685 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4686 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4687 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4688 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4689 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4690 required to be constant. These integers are treated as signed values
4691 where relevant.
4692
4693 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4694 to LLVM:
4695
4696 .. code-block:: c
4697
4698     struct RT {
4699       char A;
4700       int B[10][20];
4701       char C;
4702     };
4703     struct ST {
4704       int X;
4705       double Y;
4706       struct RT Z;
4707     };
4708
4709     int *foo(struct ST *s) {
4710       return &s[1].Z.B[5][13];
4711     }
4712
4713 The LLVM code generated by Clang is:
4714
4715 .. code-block:: llvm
4716
4717     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4718     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4719
4720     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4721     entry:
4722       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4723       ret i32* %arrayidx
4724     }
4725
4726 Semantics:
4727 """"""""""
4728
4729 In the example above, the first index is indexing into the
4730 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4731 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4732 indexes into the third element of the structure, yielding a
4733 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4734 structure. The third index indexes into the second element of the
4735 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4736 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4737 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4738 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4739
4740 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4741 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4742 for the given testcase is equivalent to:
4743
4744 .. code-block:: llvm
4745
4746     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4747       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4748       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4749       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4750       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4751       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4752       ret i32* %t5
4753     }
4754
4755 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4756 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4757 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4758 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4759 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4760 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4761 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4762 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4763 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4764 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4765
4766 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4767 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4768 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4769 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4770 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4771 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4772 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4773 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4774 information.
4775
4776 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4777 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4778
4779 Example:
4780 """"""""
4781
4782 .. code-block:: llvm
4783
4784         ; yields [12 x i8]*:aptr
4785         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4786         ; yields i8*:vptr
4787         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4788         ; yields i8*:eptr
4789         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4790         ; yields i32*:iptr
4791         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4792
4793 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4794 must be a vector with the same number of elements. For example:
4795
4796 .. code-block:: llvm
4797
4798      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4799
4800 Conversion Operations
4801 ---------------------
4802
4803 The instructions in this category are the conversion instructions
4804 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4805 various bit conversions on the operand.
4806
4807 '``trunc .. to``' Instruction
4808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4809
4810 Syntax:
4811 """""""
4812
4813 ::
4814
4815       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4816
4817 Overview:
4818 """""""""
4819
4820 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4821
4822 Arguments:
4823 """"""""""
4824
4825 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4826 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4827 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4828 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4829 types are not allowed.
4830
4831 Semantics:
4832 """"""""""
4833
4834 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4835 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4836 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4837 It will always truncate bits.
4838
4839 Example:
4840 """"""""
4841
4842 .. code-block:: llvm
4843
4844       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4845       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4846       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4847       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4848
4849 '``zext .. to``' Instruction
4850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4851
4852 Syntax:
4853 """""""
4854
4855 ::
4856
4857       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4858
4859 Overview:
4860 """""""""
4861
4862 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4863
4864 Arguments:
4865 """"""""""
4866
4867 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4868 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4869 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4870 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4871
4872 Semantics:
4873 """"""""""
4874
4875 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4876 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4877
4878 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4879
4880 Example:
4881 """"""""
4882
4883 .. code-block:: llvm
4884
4885       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4886       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4887       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4888
4889 '``sext .. to``' Instruction
4890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4891
4892 Syntax:
4893 """""""
4894
4895 ::
4896
4897       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4898
4899 Overview:
4900 """""""""
4901
4902 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4903
4904 Arguments:
4905 """"""""""
4906
4907 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4908 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4909 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4910 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4911
4912 Semantics:
4913 """"""""""
4914
4915 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4916 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4917 of the type ``ty2``.
4918
4919 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4920
4921 Example:
4922 """"""""
4923
4924 .. code-block:: llvm
4925
4926       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4927       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4928       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4929
4930 '``fptrunc .. to``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4944
4945 Arguments:
4946 """"""""""
4947
4948 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4949 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4950 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4951 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4952
4953 Semantics:
4954 """"""""""
4955
4956 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4957 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4958 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4959 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4960
4961 Example:
4962 """"""""
4963
4964 .. code-block:: llvm
4965
4966       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
4967       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
4968
4969 '``fpext .. to``' Instruction
4970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4971
4972 Syntax:
4973 """""""
4974
4975 ::
4976
4977       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4978
4979 Overview:
4980 """""""""
4981
4982 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
4983 point value.
4984
4985 Arguments:
4986 """"""""""
4987
4988 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4989 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
4990 to. The source type must be smaller than the destination type.
4991
4992 Semantics:
4993 """"""""""
4994
4995 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
4996 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
4997 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
4998 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
4999 *no-op cast* for a floating point cast.
5000
5001 Example:
5002 """"""""
5003
5004 .. code-block:: llvm
5005
5006       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5007       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5008
5009 '``fptoui .. to``' Instruction
5010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5011
5012 Syntax:
5013 """""""
5014
5015 ::
5016
5017       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5018
5019 Overview:
5020 """""""""
5021
5022 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5023 integer equivalent of type ``ty2``.
5024
5025 Arguments:
5026 """"""""""
5027
5028 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5029 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5030 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5031 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5032 type with the same number of elements as ``ty``
5033
5034 Semantics:
5035 """"""""""
5036
5037 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5038 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5039 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5040 are undefined.
5041
5042 Example:
5043 """"""""
5044
5045 .. code-block:: llvm
5046
5047       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5048       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5049       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5050
5051 '``fptosi .. to``' Instruction
5052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5053
5054 Syntax:
5055 """""""
5056
5057 ::
5058
5059       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5060
5061 Overview:
5062 """""""""
5063
5064 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5065 ``value`` to type ``ty2``.
5066
5067 Arguments:
5068 """"""""""
5069
5070 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5071 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5072 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5073 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5074 type with the same number of elements as ``ty``
5075
5076 Semantics:
5077 """"""""""
5078
5079 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5080 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5081 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5082 are undefined.
5083
5084 Example:
5085 """"""""
5086
5087 .. code-block:: llvm
5088
5089       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5090       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5091       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5092
5093 '``uitofp .. to``' Instruction
5094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5095
5096 Syntax:
5097 """""""
5098
5099 ::
5100
5101       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5102
5103 Overview:
5104 """""""""
5105
5106 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5107 and converts that value to the ``ty2`` type.
5108
5109 Arguments:
5110 """"""""""
5111
5112 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5113 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5114 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5115 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5116 type with the same number of elements as ``ty``
5117
5118 Semantics:
5119 """"""""""
5120
5121 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5122 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5123 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5124 are undefined.
5125
5126 Example:
5127 """"""""
5128
5129 .. code-block:: llvm
5130
5131       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5132       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5133
5134 '``sitofp .. to``' Instruction
5135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5136
5137 Syntax:
5138 """""""
5139
5140 ::
5141
5142       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5143
5144 Overview:
5145 """""""""
5146
5147 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5148 converts that value to the ``ty2`` type.
5149
5150 Arguments:
5151 """"""""""
5152
5153 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5154 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5155 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5156 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5157 type with the same number of elements as ``ty``
5158
5159 Semantics:
5160 """"""""""
5161
5162 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5163 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5164 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5165 undefined.
5166
5167 Example:
5168 """"""""
5169
5170 .. code-block:: llvm
5171
5172       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5173       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5174
5175 .. _i_ptrtoint:
5176
5177 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5179
5180 Syntax:
5181 """""""
5182
5183 ::
5184
5185       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5186
5187 Overview:
5188 """""""""
5189
5190 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5191 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5192
5193 Arguments:
5194 """"""""""
5195
5196 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5197 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5198 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5199 a vector of integers type.
5200
5201 Semantics:
5202 """"""""""
5203
5204 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5205 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5206 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5207 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5208 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5209 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5210 change.
5211
5212 Example:
5213 """"""""
5214
5215 .. code-block:: llvm
5216
5217       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5218       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5219       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5220
5221 .. _i_inttoptr:
5222
5223 '``inttoptr .. to``' Instruction
5224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5225
5226 Syntax:
5227 """""""
5228
5229 ::
5230
5231       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5232
5233 Overview:
5234 """""""""
5235
5236 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5237 pointer type, ``ty2``.
5238
5239 Arguments:
5240 """"""""""
5241
5242 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5243 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5244 type.
5245
5246 Semantics:
5247 """"""""""
5248
5249 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5250 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5251 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5252 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5253 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5254 nothing is done (*no-op cast*).
5255
5256 Example:
5257 """"""""
5258
5259 .. code-block:: llvm
5260
5261       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5262       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5263       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5264       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5265
5266 .. _i_bitcast:
5267
5268 '``bitcast .. to``' Instruction
5269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5270
5271 Syntax:
5272 """""""
5273
5274 ::
5275
5276       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5277
5278 Overview:
5279 """""""""
5280
5281 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5282 changing any bits.
5283
5284 Arguments:
5285 """"""""""
5286
5287 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5288 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5289 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5290 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5291 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5292 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5293 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5294 size).
5295
5296 Semantics:
5297 """"""""""
5298
5299 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5300 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5301 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5302 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5303 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5304 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5305 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5306 first.
5307
5308 Example:
5309 """"""""
5310
5311 .. code-block:: llvm
5312
5313       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5314       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5315       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5316       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5317
5318 .. _otherops:
5319
5320 Other Operations
5321 ----------------
5322
5323 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5324 which defy better classification.
5325
5326 .. _i_icmp:
5327
5328 '``icmp``' Instruction
5329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5330
5331 Syntax:
5332 """""""
5333
5334 ::
5335
5336       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5337
5338 Overview:
5339 """""""""
5340
5341 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5342 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5343 pointer, or pointer vector operands.
5344
5345 Arguments:
5346 """"""""""
5347
5348 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5349 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5350 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5351
5352 #. ``eq``: equal
5353 #. ``ne``: not equal
5354 #. ``ugt``: unsigned greater than
5355 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5356 #. ``ult``: unsigned less than
5357 #. ``ule``: unsigned less or equal
5358 #. ``sgt``: signed greater than
5359 #. ``sge``: signed greater or equal
5360 #. ``slt``: signed less than
5361 #. ``sle``: signed less or equal
5362
5363 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5364 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5365 must also be identical types.
5366
5367 Semantics:
5368 """"""""""
5369
5370 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5371 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5372 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5373
5374 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5375    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5376 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5377    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5378 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5379    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5380 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5381    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5382 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5383    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5384 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5385    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5386 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5387    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5388 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5389    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5390 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5391    if ``op1`` is less than ``op2``.
5392 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5393    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5394
5395 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5396 are compared as if they were integers.
5397
5398 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5399 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5400 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5401
5402 Example:
5403 """"""""
5404
5405 .. code-block:: llvm
5406
5407       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5408       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5409       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5410       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5411       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5412       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5413
5414 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5415 ``icmp`` instruction.
5416
5417 .. _i_fcmp:
5418
5419 '``fcmp``' Instruction
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5421
5422 Syntax:
5423 """""""
5424
5425 ::
5426
5427       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5428
5429 Overview:
5430 """""""""
5431
5432 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5433 values based on comparison of its operands.
5434
5435 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5436 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5437
5438 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5439 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5440 compared.
5441
5442 Arguments:
5443 """"""""""
5444
5445 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5446 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5447 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5448
5449 #. ``false``: no comparison, always returns false
5450 #. ``oeq``: ordered and equal
5451 #. ``ogt``: ordered and greater than
5452 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5453 #. ``olt``: ordered and less than
5454 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5455 #. ``one``: ordered and not equal
5456 #. ``ord``: ordered (no nans)
5457 #. ``ueq``: unordered or equal
5458 #. ``ugt``: unordered or greater than
5459 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5460 #. ``ult``: unordered or less than
5461 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5462 #. ``une``: unordered or not equal
5463 #. ``uno``: unordered (either nans)
5464 #. ``true``: no comparison, always returns true
5465
5466 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5467 that either operand may be a QNAN.
5468
5469 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5470 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5471 type. They must have identical types.
5472
5473 Semantics:
5474 """"""""""
5475
5476 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5477 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5478 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5479 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5480
5481 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5482 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5483    is equal to ``op2``.
5484 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5485    is greater than ``op2``.
5486 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5487    is greater than or equal to ``op2``.
5488 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5489    is less than ``op2``.
5490 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5491    is less than or equal to ``op2``.
5492 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5493    is not equal to ``op2``.
5494 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5495 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5496    equal to ``op2``.
5497 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5498    greater than ``op2``.
5499 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5500    greater than or equal to ``op2``.
5501 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5502    less than ``op2``.
5503 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5504    less than or equal to ``op2``.
5505 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5506    not equal to ``op2``.
5507 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5508 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5509
5510 Example:
5511 """"""""
5512
5513 .. code-block:: llvm
5514
5515       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5516       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5517       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5518       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5519
5520 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5521 ``fcmp`` instruction.
5522
5523 .. _i_phi:
5524
5525 '``phi``' Instruction
5526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5527
5528 Syntax:
5529 """""""
5530
5531 ::
5532
5533       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5534
5535 Overview:
5536 """""""""
5537
5538 The '``phi``' instruction is used to implement the φ node in the SSA
5539 graph representing the function.
5540
5541 Arguments:
5542 """"""""""
5543
5544 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5545 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5546 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5547 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5548 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5549 label arguments.
5550
5551 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5552 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5553 block.
5554
5555 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5556 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5557 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5558 instruction's return value on the same edge).
5559
5560 Semantics:
5561 """"""""""
5562
5563 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5564 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5565 executed just prior to the current block.
5566
5567 Example:
5568 """"""""
5569
5570 .. code-block:: llvm
5571
5572     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5573       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5574       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5575       br label %Loop
5576
5577 .. _i_select:
5578
5579 '``select``' Instruction
5580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5581
5582 Syntax:
5583 """""""
5584
5585 ::
5586
5587       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5588
5589       selty is either i1 or {<N x i1>}
5590
5591 Overview:
5592 """""""""
5593
5594 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5595 condition, without branching.
5596
5597 Arguments:
5598 """"""""""
5599
5600 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5601 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5602 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5603 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5604 elements.
5605
5606 Semantics:
5607 """"""""""
5608
5609 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5610 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5611 argument.
5612
5613 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5614 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5615
5616 Example:
5617 """"""""
5618
5619 .. code-block:: llvm
5620
5621       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5622
5623 .. _i_call:
5624
5625 '``call``' Instruction
5626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5627
5628 Syntax:
5629 """""""
5630
5631 ::
5632
5633       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5634
5635 Overview:
5636 """""""""
5637
5638 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5639
5640 Arguments:
5641 """"""""""
5642
5643 This instruction requires several arguments:
5644
5645 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5646    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5647    be marked "tail" even if they do not occur before a
5648    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5649    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5650    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5651    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5652    automatic `sibling call
5653    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5654    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5655    when the following extra requirements are met:
5656
5657    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5658    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5659       uses value of call or is void).
5660    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5661       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5662    -  `Platform specific constraints are
5663       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5664
5665 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5666    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5667    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5668    calling convention of the call must match the calling convention of
5669    the target function, or else the behavior is undefined.
5670 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5671    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5672    are valid here.
5673 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5674    type of the return value. Functions that return no value are marked
5675    ``void``.
5676 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5677    being invoked. The argument types must match the types implied by
5678    this signature. This type can be omitted if the function is not
5679    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5680    function.
5681 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5682    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5683    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5684    to function value.
5685 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5686    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5687    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5688    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5689    extra arguments can be specified.
5690 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5691    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5692    attributes are valid here.
5693
5694 Semantics:
5695 """"""""""
5696
5697 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5698 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5699 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5700 flow continues with the instruction after the function call, and the
5701 return value of the function is bound to the result argument.
5702
5703 Example:
5704 """"""""
5705
5706 .. code-block:: llvm
5707
5708       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5709       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5710       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5711       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5712       call void %foo(i8 97 signext)
5713
5714       %struct.A = type { i32, i8 }
5715       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5716       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5717       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5718       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5719       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5720
5721 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5722 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5723 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5724 This is something we'd like to change in the future to provide better
5725 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5726
5727 .. _i_va_arg:
5728
5729 '``va_arg``' Instruction
5730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5731
5732 Syntax:
5733 """""""
5734
5735 ::
5736
5737       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5738
5739 Overview:
5740 """""""""
5741
5742 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5743 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5744 the ``va_arg`` macro in C.
5745
5746 Arguments:
5747 """"""""""
5748
5749 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5750 argument. It returns a value of the specified argument type and
5751 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5752 type of ``va_list`` is target specific.
5753
5754 Semantics:
5755 """"""""""
5756
5757 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5758 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5759 the next argument. For more information, see the variable argument
5760 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5761
5762 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5763 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5764 function.
5765
5766 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5767 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5768
5769 Example:
5770 """"""""
5771
5772 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5773
5774 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5775 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5776 types on any target.
5777
5778 .. _i_landingpad:
5779
5780 '``landingpad``' Instruction
5781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5782
5783 Syntax:
5784 """""""
5785
5786 ::
5787
5788       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5789       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5790
5791       <clause> := catch <type> <value>
5792       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5793
5794 Overview:
5795 """""""""
5796
5797 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5798 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5799 is a landing pad — one where the exception lands, and corresponds to the
5800 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5801 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5802 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5803
5804 Arguments:
5805 """"""""""
5806
5807 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5808 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5809 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5810
5811 A ``clause`` begins with the clause type — ``catch`` or ``filter`` — and
5812 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5813 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5814 clause takes an array constant as its argument. Use
5815 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5816 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5817 the ``cleanup`` flag.
5818
5819 Semantics:
5820 """"""""""
5821
5822 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5823 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5824 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5825 calling conventions, how the personality function results are
5826 represented in LLVM IR is target specific.
5827
5828 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5829 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5830 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5831 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5832 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5833 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5834 unwinding continues further up the call stack.
5835
5836 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5837
5838 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5839    of an '``invoke``' instruction.
5840 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5841    first non-PHI instruction.
5842 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5843    pad block.
5844 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5845    '``landingpad``' instruction.
5846 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5847    personality function.
5848
5849 Example:
5850 """"""""
5851
5852 .. code-block:: llvm
5853
5854       ;; A landing pad which can catch an integer.
5855       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5856                catch i8** @_ZTIi
5857       ;; A landing pad that is a cleanup.
5858       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5859                cleanup
5860       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5861       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5862                catch i8** @_ZTIi
5863                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5864
5865 .. _intrinsics:
5866
5867 Intrinsic Functions
5868 ===================
5869
5870 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5871 have well known names and semantics and are required to follow certain
5872 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5873 for the LLVM language that does not require changing all of the
5874 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5875 reader/writer, the parser, etc...).
5876
5877 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5878 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5879 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5880 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5881 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5882 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5883 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5884 are added that they be documented here.
5885
5886 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5887 represents a family of functions that perform the same operation but on
5888 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5889 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5890 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5891 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5892 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5893 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5894 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5895 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5896 argument or the result.
5897
5898 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5899 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5900 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5901 whose type is matched against another type do not. For example, the
5902 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5903 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5904 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5905 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5906 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5907 type is matched against the return type, it does not require its own
5908 name suffix.
5909
5910 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5911 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5912
5913 .. _int_varargs:
5914
5915 Variable Argument Handling Intrinsics
5916 -------------------------------------
5917
5918 Variable argument support is defined in LLVM with the
5919 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5920 functions. These functions are related to the similarly named macros
5921 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5922
5923 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5924 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5925 does not define what this type is, so all transformations should be
5926 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5927
5928 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5929 variable argument handling intrinsic functions are used.
5930
5931 .. code-block:: llvm
5932
5933     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5934       ; Initialize variable argument processing
5935       %ap = alloca i8*
5936       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5937       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5938
5939       ; Read a single integer argument
5940       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5941
5942       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5943       %aq = alloca i8*
5944       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5945       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5946       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5947
5948       ; Stop processing of arguments.
5949       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5950       ret i32 %tmp
5951     }
5952
5953     declare void @llvm.va_start(i8*)
5954     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5955     declare void @llvm.va_end(i8*)
5956
5957 .. _int_va_start:
5958
5959 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5961
5962 Syntax:
5963 """""""
5964
5965 ::
5966
5967       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
5968
5969 Overview:
5970 """""""""
5971
5972 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
5973 subsequent use by ``va_arg``.
5974
5975 Arguments:
5976 """"""""""
5977
5978 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
5979
5980 Semantics:
5981 """"""""""
5982
5983 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
5984 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
5985 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
5986 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
5987 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
5988 to know the last argument of the function as the compiler can figure
5989 that out.
5990
5991 '``llvm.va_end``' Intrinsic
5992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5993
5994 Syntax:
5995 """""""
5996
5997 ::
5998
5999       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6000
6001 Overview:
6002 """""""""
6003
6004 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6005 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6006
6007 Arguments:
6008 """"""""""
6009
6010 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6011
6012 Semantics:
6013 """"""""""
6014
6015 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6016 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6017 element to which the argument points. Calls to
6018 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6019 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6020 ``llvm.va_end``.
6021
6022 .. _int_va_copy:
6023
6024 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6026
6027 Syntax:
6028 """""""
6029
6030 ::
6031
6032       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6033
6034 Overview:
6035 """""""""
6036
6037 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6038 from the source argument list to the destination argument list.
6039
6040 Arguments:
6041 """"""""""
6042
6043 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6044 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6045
6046 Semantics:
6047 """"""""""
6048
6049 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6050 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6051 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6052 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6053 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6054
6055 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6056 --------------------------------------
6057
6058 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6059 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6060 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6061 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6062 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6063 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6064 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6065 details, see `Accurate Garbage Collection with
6066 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6067
6068 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6069 address space (address space zero).
6070
6071 .. _int_gcroot:
6072
6073 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6075
6076 Syntax:
6077 """""""
6078
6079 ::
6080
6081       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6082
6083 Overview:
6084 """""""""
6085
6086 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6087 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6088
6089 Arguments:
6090 """"""""""
6091
6092 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6093 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6094 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6095 root.
6096
6097 Semantics:
6098 """"""""""
6099
6100 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6101 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6102 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6103 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6104 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6105
6106 .. _int_gcread:
6107
6108 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6110
6111 Syntax:
6112 """""""
6113
6114 ::
6115
6116       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6117
6118 Overview:
6119 """""""""
6120
6121 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6122 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6123 barriers.
6124
6125 Arguments:
6126 """"""""""
6127
6128 The second argument is the address to read from, which should be an
6129 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6130 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6131 runtime (otherwise null).
6132
6133 Semantics:
6134 """"""""""
6135
6136 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6137 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6138 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6139 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6140 algorithm <gc>`.
6141
6142 .. _int_gcwrite:
6143
6144 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6146
6147 Syntax:
6148 """""""
6149
6150 ::
6151
6152       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6153
6154 Overview:
6155 """""""""
6156
6157 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6158 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6159 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6160
6161 Arguments:
6162 """"""""""
6163
6164 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6165 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6166 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6167 object, Obj may be null.
6168
6169 Semantics:
6170 """"""""""
6171
6172 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6173 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6174 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6175 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6176 algorithm <gc>`.
6177
6178 Code Generator Intrinsics
6179 -------------------------
6180
6181 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6182 may only be implemented with code generator support.
6183
6184 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6186
6187 Syntax:
6188 """""""
6189
6190 ::
6191
6192       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6193
6194 Overview:
6195 """""""""
6196
6197 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6198 target-specific value indicating the return address of the current
6199 function or one of its callers.
6200
6201 Arguments:
6202 """"""""""
6203
6204 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6205 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6206 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6207 value.
6208
6209 Semantics:
6210 """"""""""
6211
6212 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6213 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6214 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6215 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6216 used for debugging purposes.
6217
6218 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6219 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6220 of the obvious source-language caller.
6221
6222 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6224
6225 Syntax:
6226 """""""
6227
6228 ::
6229
6230       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6231
6232 Overview:
6233 """""""""
6234
6235 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6236 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6237
6238 Arguments:
6239 """"""""""
6240
6241 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6242 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6243 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6244 value.
6245
6246 Semantics:
6247 """"""""""
6248
6249 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6250 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6251 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6252 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6253 used for debugging purposes.
6254
6255 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6256 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6257 of the obvious source-language caller.
6258
6259 .. _int_stacksave:
6260
6261 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6263
6264 Syntax:
6265 """""""
6266
6267 ::
6268
6269       declare i8* @llvm.stacksave()
6270
6271 Overview:
6272 """""""""
6273
6274 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6275 of the function stack, for use with
6276 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6277 implementing language features like scoped automatic variable sized
6278 arrays in C99.
6279
6280 Semantics:
6281 """"""""""
6282
6283 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6284 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6285 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6286 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6287 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6288 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6289 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6290
6291 .. _int_stackrestore:
6292
6293 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6295
6296 Syntax:
6297 """""""
6298
6299 ::
6300
6301       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6302
6303 Overview:
6304 """""""""
6305
6306 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6307 the function stack to the state it was in when the corresponding
6308 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6309 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6310 sized arrays in C99.
6311
6312 Semantics:
6313 """"""""""
6314
6315 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6316
6317 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6319
6320 Syntax:
6321 """""""
6322
6323 ::
6324
6325       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6326
6327 Overview:
6328 """""""""
6329
6330 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6331 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6332 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6333 its performance characteristics.
6334
6335 Arguments:
6336 """"""""""
6337
6338 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6339 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6340 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6341 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6342 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6343 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6344 arguments must be constant integers.
6345
6346 Semantics:
6347 """"""""""
6348
6349 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6350 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6351 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6352 the processor cache for better performance.
6353
6354 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6356
6357 Syntax:
6358 """""""
6359
6360 ::
6361
6362       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6363
6364 Overview:
6365 """""""""
6366
6367 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6368 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6369 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6370 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6371 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6372 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6373 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6374 allow correlations of simulation runs.
6375
6376 Arguments:
6377 """"""""""
6378
6379 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6380
6381 Semantics:
6382 """"""""""
6383
6384 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6385 that do not support this intrinsic may ignore it.
6386
6387 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6389
6390 Syntax:
6391 """""""
6392
6393 ::
6394
6395       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6396
6397 Overview:
6398 """""""""
6399
6400 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6401 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6402 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6403 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6404 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6405 timings.
6406
6407 Semantics:
6408 """"""""""
6409
6410 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6411 memory. Implementations are allowed to either return a application
6412 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6413 is lowered to a constant 0.
6414
6415 Standard C Library Intrinsics
6416 -----------------------------
6417
6418 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6419 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6420 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6421 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6422
6423 .. _int_memcpy:
6424
6425 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6427
6428 Syntax:
6429 """""""
6430
6431 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6432 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6433 support all bit widths however.
6434
6435 ::
6436
6437       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6438                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6439       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6440                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6441
6442 Overview:
6443 """""""""
6444
6445 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6446 source location to the destination location.
6447
6448 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6449 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6450 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6456 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6457 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6458 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6459 boolean indicating a volatile access.
6460
6461 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6462 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6463 are aligned to that boundary.
6464
6465 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6466 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6467 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6468
6469 Semantics:
6470 """"""""""
6471
6472 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6473 source location to the destination location, which are not allowed to
6474 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6475 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6476 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6477
6478 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6480
6481 Syntax:
6482 """""""
6483
6484 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6485 bit width and for different address space. Not all targets support all
6486 bit widths however.
6487
6488 ::
6489
6490       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6491                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6492       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6493                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6494
6495 Overview:
6496 """""""""
6497
6498 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6499 source location to the destination location. It is similar to the
6500 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6501 overlap.
6502
6503 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6504 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6505 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6506
6507 Arguments:
6508 """"""""""
6509
6510 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6511 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6512 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6513 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6514 boolean indicating a volatile access.
6515
6516 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6517 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6518 aligned to that boundary.
6519
6520 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6521 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6522 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6523
6524 Semantics:
6525 """"""""""
6526
6527 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6528 source location to the destination location, which may overlap. It
6529 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6530 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6531 otherwise it should be set to 0 or 1.
6532
6533 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6535
6536 Syntax:
6537 """""""
6538
6539 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6540 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6541 support all bit widths.
6542
6543 ::
6544
6545       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6546                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6547       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6548                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6549
6550 Overview:
6551 """""""""
6552
6553 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6554 particular byte value.
6555
6556 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6557 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6558 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6559
6560 Arguments:
6561 """"""""""
6562
6563 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6564 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6565 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6566 argument is the known alignment of the destination location.
6567
6568 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6569 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6570 that boundary.
6571
6572 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6573 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6574 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6575
6576 Semantics:
6577 """"""""""
6578
6579 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6580 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6581 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6582 it should be set to 0 or 1.
6583
6584 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6586
6587 Syntax:
6588 """""""
6589
6590 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6591 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6592 all types however.
6593
6594 ::
6595
6596       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6597       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6598       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6599       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6600       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6601
6602 Overview:
6603 """""""""
6604
6605 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6606 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6607 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6608 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6609 because there is no need to worry about errno being set).
6610 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6611
6612 Arguments:
6613 """"""""""
6614
6615 The argument and return value are floating point numbers of the same
6616 type.
6617
6618 Semantics:
6619 """"""""""
6620
6621 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6622 nonnegative floating point number.
6623
6624 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6626
6627 Syntax:
6628 """""""
6629
6630 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6631 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6632 all types however.
6633
6634 ::
6635
6636       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6637       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6638       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6639       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6640       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6641
6642 Overview:
6643 """""""""
6644
6645 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6646 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6647 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6648 used, the second argument remains a scalar integer value.
6649
6650 Arguments:
6651 """"""""""
6652
6653 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6654 raise to that power.
6655
6656 Semantics:
6657 """"""""""
6658
6659 This function returns the first value raised to the second power with an
6660 unspecified sequence of rounding operations.
6661
6662 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6664
6665 Syntax:
6666 """""""
6667
6668 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6669 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6670 all types however.
6671
6672 ::
6673
6674       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6675       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6676       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6677       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6678       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6679
6680 Overview:
6681 """""""""
6682
6683 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6684
6685 Arguments:
6686 """"""""""
6687
6688 The argument and return value are floating point numbers of the same
6689 type.
6690
6691 Semantics:
6692 """"""""""
6693
6694 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6695 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6696 conditions in the same way.
6697
6698 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6700
6701 Syntax:
6702 """""""
6703
6704 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6705 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6706 all types however.
6707
6708 ::
6709
6710       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6711       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6712       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6713       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6714       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6715
6716 Overview:
6717 """""""""
6718
6719 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6720
6721 Arguments:
6722 """"""""""
6723
6724 The argument and return value are floating point numbers of the same
6725 type.
6726
6727 Semantics:
6728 """"""""""
6729
6730 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6731 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6732 conditions in the same way.
6733
6734 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6736
6737 Syntax:
6738 """""""
6739
6740 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6741 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6742 all types however.
6743
6744 ::
6745
6746       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6747       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6748       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6749       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6750       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6751
6752 Overview:
6753 """""""""
6754
6755 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6756 specified (positive or negative) power.
6757
6758 Arguments:
6759 """"""""""
6760
6761 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6762 to raise to that power.
6763
6764 Semantics:
6765 """"""""""
6766
6767 This function returns the first value raised to the second power,
6768 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6769 handles error conditions in the same way.
6770
6771 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6773
6774 Syntax:
6775 """""""
6776
6777 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6778 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6779 all types however.
6780
6781 ::
6782
6783       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6784       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6785       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6786       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6787       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6788
6789 Overview:
6790 """""""""
6791
6792 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6793
6794 Arguments:
6795 """"""""""
6796
6797 The argument and return value are floating point numbers of the same
6798 type.
6799
6800 Semantics:
6801 """"""""""
6802
6803 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6804 would, and handles error conditions in the same way.
6805
6806 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6808
6809 Syntax:
6810 """""""
6811
6812 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6813 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6814 all types however.
6815
6816 ::
6817
6818       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6819       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6820       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6821       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6822       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6823
6824 Overview:
6825 """""""""
6826
6827 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6828
6829 Arguments:
6830 """"""""""
6831
6832 The argument and return value are floating point numbers of the same
6833 type.
6834
6835 Semantics:
6836 """"""""""
6837
6838 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6839 would, and handles error conditions in the same way.
6840
6841 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6843
6844 Syntax:
6845 """""""
6846
6847 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6848 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6849 all types however.
6850
6851 ::
6852
6853       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6854       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6855       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6856       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6857       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6858
6859 Overview:
6860 """""""""
6861
6862 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 The argument and return value are floating point numbers of the same
6868 type.
6869
6870 Semantics:
6871 """"""""""
6872
6873 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6874 would, and handles error conditions in the same way.
6875
6876 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6878
6879 Syntax:
6880 """""""
6881
6882 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6883 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6884 all types however.
6885
6886 ::
6887
6888       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6889       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6890       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6891       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6892       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6893
6894 Overview:
6895 """""""""
6896
6897 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6898
6899 Arguments:
6900 """"""""""
6901
6902 The argument and return value are floating point numbers of the same
6903 type.
6904
6905 Semantics:
6906 """"""""""
6907
6908 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6909 would, and handles error conditions in the same way.
6910
6911 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6913
6914 Syntax:
6915 """""""
6916
6917 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6918 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6919 all types however.
6920
6921 ::
6922
6923       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6924       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6925       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6926       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6927       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6928
6929 Overview:
6930 """""""""
6931
6932 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6933
6934 Arguments:
6935 """"""""""
6936
6937 The argument and return value are floating point numbers of the same
6938 type.
6939
6940 Semantics:
6941 """"""""""
6942
6943 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6944 would, and handles error conditions in the same way.
6945
6946 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6948
6949 Syntax:
6950 """""""
6951
6952 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6953 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6954 all types however.
6955
6956 ::
6957
6958       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6959       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6960       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6961       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6962       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6963
6964 Overview:
6965 """""""""
6966
6967 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
6968 operation.
6969
6970 Arguments:
6971 """"""""""
6972
6973 The argument and return value are floating point numbers of the same
6974 type.
6975
6976 Semantics:
6977 """"""""""
6978
6979 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
6980 would.
6981
6982 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
6983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6984
6985 Syntax:
6986 """""""
6987
6988 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
6989 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6990 all types however.
6991
6992 ::
6993
6994       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
6995       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
6996       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
6997       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
6998       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7004 operand.
7005
7006 Arguments:
7007 """"""""""
7008
7009 The argument and return value are floating point numbers of the same
7010 type.
7011
7012 Semantics:
7013 """"""""""
7014
7015 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7016 would, and handles error conditions in the same way.
7017
7018 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7020
7021 Syntax:
7022 """""""
7023
7024 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7025 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7026 all types however.
7027
7028 ::
7029
7030       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7031       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7032       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7033       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7034       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7035
7036 Overview:
7037 """""""""
7038
7039 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7040
7041 Arguments:
7042 """"""""""
7043
7044 The argument and return value are floating point numbers of the same
7045 type.
7046
7047 Semantics:
7048 """"""""""
7049
7050 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7051 would, and handles error conditions in the same way.
7052
7053 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7055
7056 Syntax:
7057 """""""
7058
7059 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7060 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7061 all types however.
7062
7063 ::
7064
7065       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7066       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7067       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7068       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7069       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7070
7071 Overview:
7072 """""""""
7073
7074 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7075
7076 Arguments:
7077 """"""""""
7078
7079 The argument and return value are floating point numbers of the same
7080 type.
7081
7082 Semantics:
7083 """"""""""
7084
7085 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7086 would, and handles error conditions in the same way.
7087
7088 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7090
7091 Syntax:
7092 """""""
7093
7094 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7095 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7096 all types however.
7097
7098 ::
7099
7100       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7101       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7102       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7103       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7104       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7105
7106 Overview:
7107 """""""""
7108
7109 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7110 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7111
7112 Arguments:
7113 """"""""""
7114
7115 The argument and return value are floating point numbers of the same
7116 type.
7117
7118 Semantics:
7119 """"""""""
7120
7121 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7122 would, and handles error conditions in the same way.
7123
7124 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7126
7127 Syntax:
7128 """""""
7129
7130 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7131 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7132 all types however.
7133
7134 ::
7135
7136       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7137       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7138       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7139       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7140       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7141
7142 Overview:
7143 """""""""
7144
7145 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7146 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7147 operand isn't an integer.
7148
7149 Arguments:
7150 """"""""""
7151
7152 The argument and return value are floating point numbers of the same
7153 type.
7154
7155 Semantics:
7156 """"""""""
7157
7158 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7159 would, and handles error conditions in the same way.
7160
7161 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7163
7164 Syntax:
7165 """""""
7166
7167 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7168 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7169 all types however.
7170
7171 ::
7172
7173       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7174       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7175       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7176       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7177       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7178
7179 Overview:
7180 """""""""
7181
7182 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7183 nearest integer.
7184
7185 Arguments:
7186 """"""""""
7187
7188 The argument and return value are floating point numbers of the same
7189 type.
7190
7191 Semantics:
7192 """"""""""
7193
7194 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7195 functions would, and handles error conditions in the same way.
7196
7197 Bit Manipulation Intrinsics
7198 ---------------------------
7199
7200 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7201 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7202
7203 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7205
7206 Syntax:
7207 """""""
7208
7209 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7210 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7211
7212 ::
7213
7214       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7215       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7216       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7217
7218 Overview:
7219 """""""""
7220
7221 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7222 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7223 These are useful for performing operations on data that is not in the
7224 target's native byte order.
7225
7226 Semantics:
7227 """"""""""
7228
7229 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7230 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7231 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7232 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7233 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7234 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7235 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7236 respectively).
7237
7238 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7240
7241 Syntax:
7242 """""""
7243
7244 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7245 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7246 support all bit widths or vector types, however.
7247
7248 ::
7249
7250       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7251       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7252       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7253       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7254       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7255       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7256
7257 Overview:
7258 """""""""
7259
7260 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7261 in a value.
7262
7263 Arguments:
7264 """"""""""
7265
7266 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7267 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7268 match the argument type.
7269
7270 Semantics:
7271 """"""""""
7272
7273 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7274 each element of a vector.
7275
7276 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7278
7279 Syntax:
7280 """""""
7281
7282 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7283 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7284 targets support all bit widths or vector types, however.
7285
7286 ::
7287
7288       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7289       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7290       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7291       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7292       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7293       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7294
7295 Overview:
7296 """""""""
7297
7298 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7299 leading zeros in a variable.
7300
7301 Arguments:
7302 """"""""""
7303
7304 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7305 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7306 type must match the first argument type.
7307
7308 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7309 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7310 defined result. Historically some architectures did not provide a
7311 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7312 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7313
7314 Semantics:
7315 """"""""""
7316
7317 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7318 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7319 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7320 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7321 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7322
7323 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7325
7326 Syntax:
7327 """""""
7328
7329 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7330 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7331 support all bit widths or vector types, however.
7332
7333 ::
7334
7335       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7336       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7337       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7338       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7339       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7340       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7341
7342 Overview:
7343 """""""""
7344
7345 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7346 trailing zeros.
7347
7348 Arguments:
7349 """"""""""
7350
7351 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7352 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7353 type must match the first argument type.
7354
7355 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7356 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7357 defined result. Historically some architectures did not provide a
7358 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7359 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7360
7361 Semantics:
7362 """"""""""
7363
7364 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7365 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7366 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7367 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7368 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7369
7370 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7371 -----------------------------------
7372
7373 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7374
7375 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7377
7378 Syntax:
7379 """""""
7380
7381 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7382 on any integer bit width.
7383
7384 ::
7385
7386       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7387       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7388       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7389
7390 Overview:
7391 """""""""
7392
7393 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7394 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7395 occurred during the signed summation.
7396
7397 Arguments:
7398 """"""""""
7399
7400 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7401 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7402 bit width. The second element of the result structure must be of type
7403 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7404 addition.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7410 a signed addition of the two variables. They return a structure — the
7411 first element of which is the signed summation, and the second element
7412 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7413 overflow.
7414
7415 Examples:
7416 """""""""
7417
7418 .. code-block:: llvm
7419
7420       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7421       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7422       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7423       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7424
7425 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7427
7428 Syntax:
7429 """""""
7430
7431 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7432 on any integer bit width.
7433
7434 ::
7435
7436       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7437       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7438       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7439
7440 Overview:
7441 """""""""
7442
7443 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7444 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7445 occurred during the unsigned summation.
7446
7447 Arguments:
7448 """"""""""
7449
7450 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7451 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7452 bit width. The second element of the result structure must be of type
7453 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7454 addition.
7455
7456 Semantics:
7457 """"""""""
7458
7459 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7460 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure — the
7461 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7462 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7463
7464 Examples:
7465 """""""""
7466
7467 .. code-block:: llvm
7468
7469       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7470       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7471       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7472       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7473
7474 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7476
7477 Syntax:
7478 """""""
7479
7480 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7481 on any integer bit width.
7482
7483 ::
7484
7485       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7486       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7487       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7488
7489 Overview:
7490 """""""""
7491
7492 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7493 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7494 overflow occurred during the signed subtraction.
7495
7496 Arguments:
7497 """"""""""
7498
7499 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7500 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7501 bit width. The second element of the result structure must be of type
7502 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7503 subtraction.
7504
7505 Semantics:
7506 """"""""""
7507
7508 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7509 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure — the
7510 first element of which is the subtraction, and the second element of
7511 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7512 overflow.
7513
7514 Examples:
7515 """""""""
7516
7517 .. code-block:: llvm
7518
7519       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7520       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7521       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7522       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7523
7524 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7526
7527 Syntax:
7528 """""""
7529
7530 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7531 on any integer bit width.
7532
7533 ::
7534
7535       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7536       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7537       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7538
7539 Overview:
7540 """""""""
7541
7542 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7543 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7544 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7545
7546 Arguments:
7547 """"""""""
7548
7549 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7550 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7551 bit width. The second element of the result structure must be of type
7552 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7553 subtraction.
7554
7555 Semantics:
7556 """"""""""
7557
7558 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7559 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure —
7560 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7561 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7562 overflow.
7563
7564 Examples:
7565 """""""""
7566
7567 .. code-block:: llvm
7568
7569       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7570       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7571       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7572       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7573
7574 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7576
7577 Syntax:
7578 """""""
7579
7580 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7581 on any integer bit width.
7582
7583 ::
7584
7585       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7586       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7587       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7588
7589 Overview:
7590 """""""""
7591
7592 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7593 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7594 overflow occurred during the signed multiplication.
7595
7596 Arguments:
7597 """"""""""
7598
7599 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7600 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7601 bit width. The second element of the result structure must be of type
7602 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7603 multiplication.
7604
7605 Semantics:
7606 """"""""""
7607
7608 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7609 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure —
7610 the first element of which is the multiplication, and the second element
7611 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7612 overflow.
7613
7614 Examples:
7615 """""""""
7616
7617 .. code-block:: llvm
7618
7619       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7620       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7621       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7622       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7623
7624 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7626
7627 Syntax:
7628 """""""
7629
7630 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7631 on any integer bit width.
7632
7633 ::
7634
7635       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7636       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7637       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7638
7639 Overview:
7640 """""""""
7641
7642 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7643 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7644 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7645
7646 Arguments:
7647 """"""""""
7648
7649 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7650 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7651 bit width. The second element of the result structure must be of type
7652 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7653 multiplication.
7654
7655 Semantics:
7656 """"""""""
7657
7658 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7659 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7660 — the first element of which is the multiplication, and the second
7661 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7662 resulted in an overflow.
7663
7664 Examples:
7665 """""""""
7666
7667 .. code-block:: llvm
7668
7669       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7670       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7671       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7672       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7673
7674 Specialised Arithmetic Intrinsics
7675 ---------------------------------
7676
7677 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7679
7680 Syntax:
7681 """""""
7682
7683 ::
7684
7685       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7686       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7687
7688 Overview:
7689 """""""""
7690
7691 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7692 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7693 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7694 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7695 and add instructions.
7696
7697 Arguments:
7698 """"""""""
7699
7700 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7701 multiplicands, a and b, and an addend c.
7702
7703 Semantics:
7704 """"""""""
7705
7706 The expression:
7707
7708 ::
7709
7710       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7711
7712 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7713 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7714 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7715 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7716 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7717
7718 Examples:
7719 """""""""
7720
7721 .. code-block:: llvm
7722
7723       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7724
7725 Half Precision Floating Point Intrinsics
7726 ----------------------------------------
7727
7728 For most target platforms, half precision floating point is a
7729 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7730 but does not support computation in the format.
7731
7732 This means that code must first load the half-precision floating point
7733 value as an i16, then convert it to float with
7734 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7735 then be performed on the float value (including extending to double
7736 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7737 if needed, then converted to i16 with
7738 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7739 i16 value.
7740
7741 .. _int_convert_to_fp16:
7742
7743 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7745
7746 Syntax:
7747 """""""
7748
7749 ::
7750
7751       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7752
7753 Overview:
7754 """""""""
7755
7756 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7757 from single precision floating point format to half precision floating
7758 point format.
7759
7760 Arguments:
7761 """"""""""
7762
7763 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7764 converted.
7765
7766 Semantics:
7767 """"""""""
7768
7769 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7770 from single precision floating point format to half precision floating
7771 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7772 converted number.
7773
7774 Examples:
7775 """""""""
7776
7777 .. code-block:: llvm
7778
7779       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7780       store i16 %res, i16* @x, align 2
7781
7782 .. _int_convert_from_fp16:
7783
7784 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7786
7787 Syntax:
7788 """""""
7789
7790 ::
7791
7792       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7798 conversion from half precision floating point format to single precision
7799 floating point format.
7800
7801 Arguments:
7802 """"""""""
7803
7804 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7805 converted.
7806
7807 Semantics:
7808 """"""""""
7809
7810 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7811 conversion from half single precision floating point format to single
7812 precision floating point format. The input half-float value is
7813 represented by an ``i16`` value.
7814
7815 Examples:
7816 """""""""
7817
7818 .. code-block:: llvm
7819
7820       %a = load i16* @x, align 2
7821       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7822
7823 Debugger Intrinsics
7824 -------------------
7825
7826 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7827 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7828 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7829 document.
7830
7831 Exception Handling Intrinsics
7832 -----------------------------
7833
7834 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7835 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7836 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7837
7838 .. _int_trampoline:
7839
7840 Trampoline Intrinsics
7841 ---------------------
7842
7843 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7844 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7845 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7846 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7847 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7848 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7849 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7850 extension.
7851
7852 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7853 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7854 It can be created as follows:
7855
7856 .. code-block:: llvm
7857
7858       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7859       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7860       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7861       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7862       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7863
7864 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7865 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7866
7867 .. _int_it:
7868
7869 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7871
7872 Syntax:
7873 """""""
7874
7875 ::
7876
7877       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7878
7879 Overview:
7880 """""""""
7881
7882 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7883 turning it into a trampoline.
7884
7885 Arguments:
7886 """"""""""
7887
7888 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7889 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7890 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7891 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7892 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7893 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7894 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7895 bitcast to an ``i8*``.
7896
7897 Semantics:
7898 """"""""""
7899
7900 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7901 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7902 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7903 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7904 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7905 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7906 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7907 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7908 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7909 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7910 modified, then the effect of any later call to the returned function
7911 pointer is undefined.
7912
7913 .. _int_at:
7914
7915 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7917
7918 Syntax:
7919 """""""
7920
7921 ::
7922
7923       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7924
7925 Overview:
7926 """""""""
7927
7928 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7929 a trampoline (passed as ``tramp``).
7930
7931 Arguments:
7932 """"""""""
7933
7934 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7935 code filled in by a previous call to
7936 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7937
7938 Semantics:
7939 """"""""""
7940
7941 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7942 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7943 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7944 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7945 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7946
7947 Memory Use Markers
7948 ------------------
7949
7950 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7951 memory objects and ranges where variables are immutable.
7952
7953 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7955
7956 Syntax:
7957 """""""
7958
7959 ::
7960
7961       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7962
7963 Overview:
7964 """""""""
7965
7966 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
7967 object's lifetime.
7968
7969 Arguments:
7970 """"""""""
7971
7972 The first argument is a constant integer representing the size of the
7973 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7974 to the object.
7975
7976 Semantics:
7977 """"""""""
7978
7979 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
7980 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
7981 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
7982 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
7983
7984 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
7985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7986
7987 Syntax:
7988 """""""
7989
7990 ::
7991
7992       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7993
7994 Overview:
7995 """""""""
7996
7997 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
7998 object's lifetime.
7999
8000 Arguments:
8001 """"""""""
8002
8003 The first argument is a constant integer representing the size of the
8004 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8005 to the object.
8006
8007 Semantics:
8008 """"""""""
8009
8010 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8011 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8012 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8013 object following this intrinsic may be removed as dead.
8014
8015 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8017
8018 Syntax:
8019 """""""
8020
8021 ::
8022
8023       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8024
8025 Overview:
8026 """""""""
8027
8028 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8029 a memory object will not change.
8030
8031 Arguments:
8032 """"""""""
8033
8034 The first argument is a constant integer representing the size of the
8035 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8036 to the object.
8037
8038 Semantics:
8039 """"""""""
8040
8041 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8042 the return value, the referenced memory location is constant and
8043 unchanging.
8044
8045 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8047
8048 Syntax:
8049 """""""
8050
8051 ::
8052
8053       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8054
8055 Overview:
8056 """""""""
8057
8058 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8059 memory object are mutable.
8060
8061 Arguments:
8062 """"""""""
8063
8064 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8065 The second argument is a constant integer representing the size of the
8066 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8067 pointer to the object.
8068
8069 Semantics:
8070 """"""""""
8071
8072 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8073
8074 General Intrinsics
8075 ------------------
8076
8077 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8078 purpose.
8079
8080 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8082
8083 Syntax:
8084 """""""
8085
8086 ::
8087
8088       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8089
8090 Overview:
8091 """""""""
8092
8093 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8094
8095 Arguments:
8096 """"""""""
8097
8098 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8099 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8100 source file name, and the last argument is the line number.
8101
8102 Semantics:
8103 """"""""""
8104
8105 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8106 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8107 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8108 ignored by code generation and optimization.
8109
8110 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8112
8113 Syntax:
8114 """""""
8115
8116 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8117 any integer bit width.
8118
8119 ::
8120
8121       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8122       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8123       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8124       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8125       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8126
8127 Overview:
8128 """""""""
8129
8130 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8131
8132 Arguments:
8133 """"""""""
8134
8135 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8136 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8137 global string which is the source file name, and the last argument is
8138 the line number. It returns the value of the first argument.
8139
8140 Semantics:
8141 """"""""""
8142
8143 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8144 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8145 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8146 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8147
8148 '``llvm.trap``' Intrinsic
8149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8150
8151 Syntax:
8152 """""""
8153
8154 ::
8155
8156       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8157
8158 Overview:
8159 """""""""
8160
8161 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8162
8163 Arguments:
8164 """"""""""
8165
8166 None.
8167
8168 Semantics:
8169 """"""""""
8170
8171 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8172 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8173 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8174
8175 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8177
8178 Syntax:
8179 """""""
8180
8181 ::
8182
8183       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8184
8185 Overview:
8186 """""""""
8187
8188 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8189
8190 Arguments:
8191 """"""""""
8192
8193 None.
8194
8195 Semantics:
8196 """"""""""
8197
8198 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8199 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8200 debugger.
8201
8202 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8204
8205 Syntax:
8206 """""""
8207
8208 ::
8209
8210       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8211
8212 Overview:
8213 """""""""
8214
8215 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8216 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8217 is placed on the stack before local variables.
8218
8219 Arguments:
8220 """"""""""
8221
8222 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8223 The first argument is the value loaded from the stack guard
8224 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8225 enough space to hold the value of the guard.
8226
8227 Semantics:
8228 """"""""""
8229
8230 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8231 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8232 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8233 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8234 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8235 they are different, then the program aborts by calling the
8236 ``__stack_chk_fail()`` function.
8237
8238 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8240
8241 Syntax:
8242 """""""
8243
8244 ::
8245
8246       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8247       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8248
8249 Overview:
8250 """""""""
8251
8252 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8253 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8254 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8255 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8256 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8257 other object.
8258
8259 Arguments:
8260 """"""""""
8261
8262 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8263 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8264 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8265 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8266 only accepts constants.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8272 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8273 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8274 on the ``min`` argument).
8275
8276 '``llvm.expect``' Intrinsic
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 ::
8283
8284       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8285       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8291 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8292
8293 Arguments:
8294 """"""""""
8295
8296 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8297 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8298 constant value, variables are not allowed.
8299
8300 Semantics:
8301 """"""""""
8302
8303 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8304
8305 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8307
8308 Syntax:
8309 """""""
8310
8311 ::
8312
8313       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8314
8315 Overview:
8316 """""""""
8317
8318 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8319 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8320
8321 Arguments:
8322 """"""""""
8323
8324 None.
8325
8326 Semantics:
8327 """"""""""
8328
8329 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8330 by codegen.