LangRef: Remove stale docs on LLVM types in module structure
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
278 other than ``external`` or ``extern_weak``.
279
280 .. _callingconv:
281
282 Calling Conventions
283 -------------------
284
285 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
286 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
287 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
288 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
289 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
290 added in the future:
291
292 "``ccc``" - The C calling convention
293     This calling convention (the default if no other calling convention
294     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
295     convention supports varargs function calls and tolerates some
296     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
297     the function (as does normal C).
298 "``fastcc``" - The fast calling convention
299     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
300     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
301     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
302     code for the target, without having to conform to an externally
303     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
304     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
305     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
306     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
307     match the prototype of the function definition.
308 "``coldcc``" - The cold calling convention
309     This calling convention attempts to make code in the caller as
310     efficient as possible under the assumption that the call is not
311     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
312     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
313     This calling convention does not support varargs and requires the
314     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
315     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
316     calls for inlining.
317 "``cc 10``" - GHC convention
318     This calling convention has been implemented specifically for use by
319     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
320     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
321     by disabling callee save registers. This calling convention should
322     not be used lightly but only for specific situations such as an
323     alternative to the *register pinning* performance technique often
324     used when implementing functional programming languages. At the
325     moment only X86 supports this convention and it has the following
326     limitations:
327
328     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
329        floating point types are supported.
330     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
331        floating point parameters.
332
333     This calling convention supports `tail call
334     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
335     caller and callee are using it.
336 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
337     This calling convention has been implemented specifically for use by
338     the `High-Performance Erlang
339     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
340     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
341     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
342     registers for argument passing than the ordinary C calling
343     convention and defines no callee-saved registers. The calling
344     convention properly supports `tail call
345     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
346     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
347     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
348     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
349     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
350     bit).
351 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
352     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
353     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
354     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
355     platform's customary return register.
356 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
357     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
358     sequence in place of a call site. This convention forces the call
359     arguments into registers but allows them to be dynamcially
360     allocated. This can currently only be used with calls to
361     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
362     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
363 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
364     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
365     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
366     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
367     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
368     burden of saving and recovering a large register set before and after the
369     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
370     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
371     apply for values returned in callee-saved registers.
372
373     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
374       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
375       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
376
377     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
378     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
379     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
380     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
381     registers, which haven't already been saved by the caller. The
382     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
383     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
384     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
385     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
386     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
387     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
388
389     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
390     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
391     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
392     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
393     by other runtimes in the future too. The current implementation only
394     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
395     future.
396 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
397     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
398     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
399     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
400     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
401     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
402     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
403     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
404     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
405     returned in callee-saved registers.
406
407     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
408       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
409       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
410
411     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
412     that don't need to call out to any other functions.
413
414     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
415     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
416     experimental at this time.
417 "``cc <n>``" - Numbered convention
418     Any calling convention may be specified by number, allowing
419     target-specific calling conventions to be used. Target specific
420     calling conventions start at 64.
421
422 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
423 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
424 convention.
425
426 .. _visibilitystyles:
427
428 Visibility Styles
429 -----------------
430
431 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
432 styles:
433
434 "``default``" - Default style
435     On targets that use the ELF object file format, default visibility
436     means that the declaration is visible to other modules and, in
437     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
438     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
439     to other modules. Default visibility corresponds to "external
440     linkage" in the language.
441 "``hidden``" - Hidden style
442     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
443     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
444     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
445     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
446     library) can reference it directly.
447 "``protected``" - Protected style
448     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
449     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
450     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
451     cannot be overridden by another module.
452
453 .. _namedtypes:
454
455 DLL Storage Classes
456 -------------------
457
458 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
459 DLL storage class:
460
461 ``dllimport``
462     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
463     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
464     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
465     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
466 ``dllexport``
467     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
468     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
469     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
470     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
471     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
472     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
473
474 Structure Types
475 ---------------
476
477 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
478 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
479 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
480 to forward declare a type which is not yet available.
481
482 An example of a identified structure specification is:
483
484 .. code-block:: llvm
485
486     %mytype = type { %mytype*, i32 }
487
488 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
489 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
490
491 .. _globalvars:
492
493 Global Variables
494 ----------------
495
496 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
497 instead of run-time.
498
499 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
500 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
501
502 Global variables in other translation units can also be declared, in which
503 case they don't have an initializer.
504
505 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
506 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
507 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
508 TLS model may be specified:
509
510 ``localdynamic``
511     For variables that are only used within the current shared library.
512 ``initialexec``
513     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
514 ``localexec``
515     For variables defined in the executable and only used within it.
516
517 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
518 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
519 more information on under which circumstances the different models may
520 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
521 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
522
523 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
524 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
525 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
526 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
527 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
528 variable.
529
530 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
531 constant, even if the final definition of the global is not. This
532 capability can be used to enable slightly better optimization of the
533 program, but requires the language definition to guarantee that
534 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
535 units that do not include the definition.
536
537 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
538 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
539 always define a pointer to their "content" type because they describe a
540 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
541 pointers.
542
543 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
544 that the address is not significant, only the content. Constants marked
545 like this can be merged with other constants if they have the same
546 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
547 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
548 whose address is significant.
549
550 A global variable may be declared to reside in a target-specific
551 numbered address space. For targets that support them, address spaces
552 may affect how optimizations are performed and/or what target
553 instructions are used to access the variable. The default address space
554 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
555
556 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
557 target supports it, it will emit globals to the section specified.
558
559 By default, global initializers are optimized by assuming that global
560 variables defined within the module are not modified from their
561 initial values before the start of the global initializer.  This is
562 true even for variables potentially accessible from outside the
563 module, including those with external linkage or appearing in
564 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
565 by marking the variable with ``externally_initialized``.
566
567 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
568 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
569 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
570 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
571 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
572 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
573 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
574 assume that the globals are densely packed in their section and try to
575 iterate over them as an array, alignment padding would break this
576 iteration.
577
578 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
579
580 Syntax::
581
582     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
583                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
584                          <global | constant> <Type>
585                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
586
587 For example, the following defines a global in a numbered address space
588 with an initializer, section, and alignment:
589
590 .. code-block:: llvm
591
592     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
593
594 The following example just declares a global variable
595
596 .. code-block:: llvm
597
598    @G = external global i32
599
600 The following example defines a thread-local global with the
601 ``initialexec`` TLS model:
602
603 .. code-block:: llvm
604
605     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
606
607 .. _functionstructure:
608
609 Functions
610 ---------
611
612 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
613 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
614 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
615 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
616 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
617 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
618 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
619 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
620 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
621 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
622 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
623
624 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
625 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
626 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
627 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
628 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
629 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
630 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
631 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
632
633 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
634 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
635 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
636 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
637 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
638 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
639 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
640 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
641 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
642
643 The first basic block in a function is special in two ways: it is
644 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
645 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
646 the entry block of a function). Because the block can have no
647 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
648
649 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
650 target supports it, it will emit functions to the section specified.
651
652 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
653 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
654 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
655 is specified, the function is forced to have at least that much
656 alignment. All alignments must be a power of 2.
657
658 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
659 be significant and two identical functions can be merged.
660
661 Syntax::
662
663     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
664            [cconv] [ret attrs]
665            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
666            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
667            [gc] [prefix Constant] { ... }
668
669 .. _langref_aliases:
670
671 Aliases
672 -------
673
674 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
675 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
676 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
677 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
678 <dllstorageclass>`.
679
680 Syntax::
681
682     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
683
684 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
685 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
686 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
687 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
688 alias.
689
690 .. _namedmetadatastructure:
691
692 Named Metadata
693 --------------
694
695 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
696 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
697 operands for a named metadata.
698
699 Syntax::
700
701     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
702     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
703     !1 = metadata !{metadata !"one"}
704     !2 = metadata !{metadata !"two"}
705     ; A named metadata.
706     !name = !{!0, !1, !2}
707
708 .. _paramattrs:
709
710 Parameter Attributes
711 --------------------
712
713 The return type and each parameter of a function type may have a set of
714 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
715 used to communicate additional information about the result or
716 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
717 of the function, not of the function type, so functions with different
718 parameter attributes can have the same function type.
719
720 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
721 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
722 For example:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
727     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
728     declare signext i8 @returns_signed_char()
729
730 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
731 ``readonly``) come immediately after the argument list.
732
733 Currently, only the following parameter attributes are defined:
734
735 ``zeroext``
736     This indicates to the code generator that the parameter or return
737     value should be zero-extended to the extent required by the target's
738     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
739     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
740 ``signext``
741     This indicates to the code generator that the parameter or return
742     value should be sign-extended to the extent required by the target's
743     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
744     the callee (for a return value).
745 ``inreg``
746     This indicates that this parameter or return value should be treated
747     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
748     a function call or return (usually, by putting it in a register as
749     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
750     two different kinds of registers). Use of this attribute is
751     target-specific.
752 ``byval``
753     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
754     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
755     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
756     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
757     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
758     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
759     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
760     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
761     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
762     values.
763
764     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
765     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
766     form and the known alignment of the pointer specified to the call
767     site. If the alignment is not specified, then the code generator
768     makes a target-specific assumption.
769
770 .. _attr_inalloca:
771
772 ``inalloca``
773
774 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
775
776     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
777     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
778     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
779     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
780     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
781     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
782
783     An argument allocation may be used by a call at most once because
784     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
785     used in conjunction with other attributes that affect argument
786     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
787     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
788     large aggregate return values, which means that frontend authors
789     must lower them with ``sret`` pointers.
790
791     When the call site is reached, the argument allocation must have
792     been the most recent stack allocation that is still live, or the
793     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
794     space after an argument allocation and before its call site, but it
795     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
796     <int_stackrestore>`.
797
798     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
799     attribute.
800
801 ``sret``
802     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
803     structure that is the return value of the function in the source
804     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
805     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
806     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
807     the first parameter. This is not a valid attribute for return
808     values.
809 ``noalias``
810     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
811     the argument or return value do not alias pointer values which are
812     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
813     call to the parent function, dependencies between memory references
814     from before or after the call and from those during the call are
815     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
816     value used in that call. The caller shares the responsibility with
817     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
818     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
819     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
820
821     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
822     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
823     though it is slightly weaker.
824
825     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
826     while LLVM's ``noalias`` is.
827 ``nocapture``
828     This indicates that the callee does not make any copies of the
829     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
830     attribute for return values.
831
832 .. _nest:
833
834 ``nest``
835     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
836     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
837     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
838
839 ``returned``
840     This indicates that the function always returns the argument as its return
841     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
842     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
843     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
844     the callee. The parameter and the function return type must be valid
845     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
846     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
847
848 .. _gc:
849
850 Garbage Collector Names
851 -----------------------
852
853 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
854 string:
855
856 .. code-block:: llvm
857
858     define void @f() gc "name" { ... }
859
860 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
861 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
862 support the named garbage collection algorithm.
863
864 .. _prefixdata:
865
866 Prefix Data
867 -----------
868
869 Prefix data is data associated with a function which the code generator
870 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
871 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
872 specific functions and make it available through the function pointer while
873 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
874 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
875 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
876 of the prefix data.
877
878 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
879 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
880 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
881 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
882 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
883 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
884 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
885 makes the format of the prefix data highly target dependent.
886
887 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
888 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
889 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
890 of the prefix data.
891
892 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
893 which encodes the ``nop`` instruction:
894
895 .. code-block:: llvm
896
897     define void @f() prefix i8 144 { ... }
898
899 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
900 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
901 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
902
903 .. code-block:: llvm
904
905     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
906
907     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
908
909 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
910 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
911 optimizers but will not be emitted in the object file.
912
913 .. _attrgrp:
914
915 Attribute Groups
916 ----------------
917
918 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
919 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
920 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
921 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
922 group will capture the important command line flags used to build that file.
923
924 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
925 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
926 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
927 different groups are merged.
928
929 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
930 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
931
932 .. code-block:: llvm
933
934    ; Target-independent attributes:
935    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
936
937    ; Target-dependent attributes:
938    attributes #1 = { "no-sse" }
939
940    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
941    define void @f() #0 #1 { ... }
942
943 .. _fnattrs:
944
945 Function Attributes
946 -------------------
947
948 Function attributes are set to communicate additional information about
949 a function. Function attributes are considered to be part of the
950 function, not of the function type, so functions with different function
951 attributes can have the same function type.
952
953 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
954 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
955 example:
956
957 .. code-block:: llvm
958
959     define void @f() noinline { ... }
960     define void @f() alwaysinline { ... }
961     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
962     define void @f() optsize { ... }
963
964 ``alignstack(<n>)``
965     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
966     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
967     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
968     parentheses.
969 ``alwaysinline``
970     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
971     this function into callers whenever possible, ignoring any active
972     inlining size threshold for this caller.
973 ``builtin``
974     This indicates that the callee function at a call site should be
975     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
976     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
977     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
978     attribute.
979 ``cold``
980     This attribute indicates that this function is rarely called. When
981     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
982     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
983     weight.
984 ``inlinehint``
985     This attribute indicates that the source code contained a hint that
986     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
987     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
988     inliner.
989 ``minsize``
990     This attribute suggests that optimization passes and code generator
991     passes make choices that keep the code size of this function as small
992     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
993     performance in order to minimize the size of the generated code.
994 ``naked``
995     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
996     function. This can have very system-specific consequences.
997 ``nobuiltin``
998     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
999     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1000     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1001     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1002     and on function declarations and definitions.
1003 ``noduplicate``
1004     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1005     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1006     within its parent function, but may not be duplicated within
1007     its parent function.
1008
1009     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1010     be an inlining candidate, provided that the call is not
1011     duplicated by inlining. That implies that the function has
1012     internal linkage and only has one call site, so the original
1013     call is dead after inlining.
1014 ``noimplicitfloat``
1015     This attributes disables implicit floating point instructions.
1016 ``noinline``
1017     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1018     function in any situation. This attribute may not be used together
1019     with the ``alwaysinline`` attribute.
1020 ``nonlazybind``
1021     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1022     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1023     startup time if the function is not called during program startup.
1024 ``noredzone``
1025     This attribute indicates that the code generator should not use a
1026     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1027 ``noreturn``
1028     This function attribute indicates that the function never returns
1029     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1030     function ever does dynamically return.
1031 ``nounwind``
1032     This function attribute indicates that the function never returns
1033     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1034     unwind, its runtime behavior is undefined.
1035 ``optnone``
1036     This function attribute indicates that the function is not optimized
1037     by any optimization or code generator passes with the
1038     exception of interprocedural optimization passes.
1039     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1040     attribute; this attribute is also incompatible
1041     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1042
1043     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1044     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1045     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1046     candidates for inlining into the body of this function.
1047 ``optsize``
1048     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1049     passes make choices that keep the code size of this function low,
1050     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1051     long as they do not significantly impact runtime performance.
1052 ``readnone``
1053     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1054     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1055     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1056     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1057     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1058     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1059     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1060     the ``C++`` exception throwing methods.
1061
1062     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1063     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1064     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1065 ``readonly``
1066     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1067     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1068     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1069     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1070     state that may be set in the caller. A readonly function always
1071     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1072     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1073     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1074     methods.
1075
1076     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1077     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1078     the pointer points to.
1079 ``returns_twice``
1080     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1081     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1082     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1083     functions.
1084 ``sanitize_address``
1085     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1086     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1087 ``sanitize_memory``
1088     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1089     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1090 ``sanitize_thread``
1091     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1092     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1093 ``ssp``
1094     This attribute indicates that the function should emit a stack
1095     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1096     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1097     return from the function to see if it has been overwritten. A
1098     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1099     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1100
1101     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1102     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1103     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1104       ``ssp-buffer-size``.
1105
1106     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1107     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1108
1109     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1110     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1111     function will have an ``ssp`` attribute.
1112 ``sspreq``
1113     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1114     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1115     attribute.
1116
1117     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1118     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1119     The specific layout rules are:
1120
1121     #. Large arrays and structures containing large arrays
1122        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1123     #. Small arrays and structures containing small arrays
1124        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1125     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1126        protector.
1127
1128     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1129     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1130     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1131     an ``sspreq`` attribute.
1132 ``sspstrong``
1133     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1134     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1135     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1136     will enable protectors for functions with:
1137
1138     - Arrays of any size and type
1139     - Aggregates containing an array of any size and type.
1140     - Calls to alloca().
1141     - Local variables that have had their address taken.
1142
1143     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1144     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1145     The specific layout rules are:
1146
1147     #. Large arrays and structures containing large arrays
1148        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1149     #. Small arrays and structures containing small arrays
1150        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1151     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1152        protector.
1153
1154     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1155
1156     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1157     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1158     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1159 ``uwtable``
1160     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1161     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1162     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1163     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1164     units.
1165
1166 .. _moduleasm:
1167
1168 Module-Level Inline Assembly
1169 ----------------------------
1170
1171 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1172 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1173 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1174 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1175
1176 .. code-block:: llvm
1177
1178     module asm "inline asm code goes here"
1179     module asm "more can go here"
1180
1181 The strings can contain any character by escaping non-printable
1182 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1183 two digit hex code for the number.
1184
1185 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1186 assembly code is generated.
1187
1188 .. _langref_datalayout:
1189
1190 Data Layout
1191 -----------
1192
1193 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1194 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1195 simply:
1196
1197 .. code-block:: llvm
1198
1199     target datalayout = "layout specification"
1200
1201 The *layout specification* consists of a list of specifications
1202 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1203 with a letter and may include other information after the letter to
1204 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1205 as follows:
1206
1207 ``E``
1208     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1209     the bits with the most significance have the lowest address
1210     location.
1211 ``e``
1212     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1213     is, the bits with the least significance have the lowest address
1214     location.
1215 ``S<size>``
1216     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1217     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1218     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1219     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1220     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1221     alignment promotions.
1222 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1223     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1224     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1225     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1226     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1227     in the range [1,2^23).
1228 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1229     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1230     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1231 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1232     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1233     ``<size>``.
1234 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1235     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1236     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1237     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1238     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1239     targets.
1240 ``a:<abi>:<pref>``
1241     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1242 ``m:<mangling>``
1243     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1244     options are
1245
1246     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1247     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1248     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1249       symbols get a ``_`` prefix.
1250     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1251       functions also get a suffix based on the frame size.
1252 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1253     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1254     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1255     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1256     this set are considered to support most general arithmetic operations
1257     efficiently.
1258
1259 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1260 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1261 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1262
1263 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1264 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1265 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1266 specifications are given in this list:
1267
1268 -  ``E`` - big endian
1269 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1270 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1271    same as the default address space.
1272 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1273 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1274 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1275 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1276 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1277 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1278    alignment of 64-bits
1279 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1280 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1281 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1282 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1283 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1284 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1285 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1286
1287 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1288 following rules:
1289
1290 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1291    that specification is used.
1292 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1293    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1294    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1295    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1296    given the default specifications above, the i7 type will use the
1297    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1298    alignment of i64 (largest specified).
1299 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1300    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1301    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1302    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1303
1304 The function of the data layout string may not be what you expect.
1305 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1306 the code generator should use.
1307
1308 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1309 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1310 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1311 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1312 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1313 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1314 that require precise layout information, but this also prevents those
1315 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1316
1317 .. _langref_triple:
1318
1319 Target Triple
1320 -------------
1321
1322 A module may specify a target triple string that describes the target
1323 host. The syntax for the target triple is simply:
1324
1325 .. code-block:: llvm
1326
1327     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1328
1329 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1330 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1331
1332 ::
1333
1334     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1335     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1336
1337 This information is passed along to the backend so that it generates
1338 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1339 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1340
1341 .. _pointeraliasing:
1342
1343 Pointer Aliasing Rules
1344 ----------------------
1345
1346 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1347 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1348 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1349 to the following rules:
1350
1351 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1352    value it is *based* on.
1353 -  An address of a global variable is associated with the address range
1354    of the variable's storage.
1355 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1356    address range of the allocated storage.
1357 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1358    address.
1359 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1360    a function not defined within LLVM may be associated with address
1361    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1362    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1363    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1364
1365 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1366 following rules:
1367
1368 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1369    on the first operand of the ``getelementptr``.
1370 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1371    ``bitcast``.
1372 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1373    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1374    the pointer's value.
1375 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1376
1377 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1378 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1379
1380 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1381 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1382 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1383 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1384 alignment of the store.
1385
1386 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1387 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1388 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1389 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1390 alias analysis.
1391
1392 .. _volatile:
1393
1394 Volatile Memory Accesses
1395 ------------------------
1396
1397 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1398 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1399 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1400 volatile operations or change their order of execution relative to other
1401 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1402 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1403 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1404
1405 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1406 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1407 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1408 target-legal volatile load/store instructions.
1409
1410 .. admonition:: Rationale
1411
1412  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1413  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1414  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1415  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1416  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1417  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1418  do not violate the frontend's contract with the language.
1419
1420 .. _memmodel:
1421
1422 Memory Model for Concurrent Operations
1423 --------------------------------------
1424
1425 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1426 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1427 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1428 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1429
1430 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1431
1432 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1433 that
1434
1435 -  Is a superset of single-thread program order, and
1436 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1437    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1438    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1439    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1440    Constraints <ordering>`).
1441
1442 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1443 between a thread and signals executing inside that thread.
1444
1445 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1446 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1447 (defined) write operations (store instructions, atomic
1448 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1449 section, initialized globals are considered to have a write of the
1450 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1451 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1452 may see any write to the same byte, except:
1453
1454 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1455    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1456    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1457 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1458    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1459
1460 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1461
1462 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1463    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1464    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1465    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1466    synchronization.)
1467 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1468    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1469 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1470    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1471 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1472    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1473    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1474    constraints on how the choice is made.
1475 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1476
1477 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1478 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1479 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1480 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1481 than one instruction to read the series of bytes.
1482
1483 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1484 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1485 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1486 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1487 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1488 from an address, introducing a store can change a load that may see
1489 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1490
1491 .. _ordering:
1492
1493 Atomic Memory Ordering Constraints
1494 ----------------------------------
1495
1496 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1497 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1498 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1499 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1500 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1501 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1502 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1503 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1504 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1505 differently since they don't take an address. See that instruction's
1506 documentation for details.
1507
1508 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1509 :doc:`Atomics`.
1510
1511 ``unordered``
1512     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1513     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1514     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1515     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1516     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1517     to make them atomic in any interesting way.
1518 ``monotonic``
1519     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1520     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1521     address. All modification orders must be compatible with the
1522     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1523     orders can be combined to a global total order for the whole program
1524     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1525     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1526     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1527     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1528     happens before another atomic read of the same address, the later
1529     read must see the same value or a later value in the address's
1530     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1531     stronger) operations on the same address. If an address is written
1532     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1533     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1534     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1535     ``memory_order_relaxed``.
1536 ``acquire``
1537     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1538     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1539     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1540 ``release``
1541     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1542     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1543     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1544     complete description; see the C++0x definition of a release
1545     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1546     ``memory_order_release``.
1547 ``acq_rel`` (acquire+release)
1548     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1549     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1550 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1551     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1552     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1553     writes), there is a global total order on all
1554     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1555     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1556     modification orders of all the affected addresses. Each
1557     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1558     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1559     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1560
1561 .. _singlethread:
1562
1563 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1564 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1565 other operations running in the same thread (for example, in signal
1566 handlers).
1567
1568 .. _fastmath:
1569
1570 Fast-Math Flags
1571 ---------------
1572
1573 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1574 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1575 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1576 otherwise unsafe floating point operations
1577
1578 ``nnan``
1579    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1580    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1581    NaNs, but the value of the result is undefined.
1582
1583 ``ninf``
1584    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1585    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1586    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1587
1588 ``nsz``
1589    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1590    argument or result as insignificant.
1591
1592 ``arcp``
1593    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1594    argument rather than perform division.
1595
1596 ``fast``
1597    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1598    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1599    flag implies all the others.
1600
1601 .. _typesystem:
1602
1603 Type System
1604 ===========
1605
1606 The LLVM type system is one of the most important features of the
1607 intermediate representation. Being typed enables a number of
1608 optimizations to be performed on the intermediate representation
1609 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1610 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1611 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1612 not feasible to perform on normal three address code representations.
1613
1614 .. _t_void:
1615
1616 Void Type
1617 ---------
1618
1619 :Overview:
1620
1621
1622 The void type does not represent any value and has no size.
1623
1624 :Syntax:
1625
1626
1627 ::
1628
1629       void
1630
1631
1632 .. _t_function:
1633
1634 Function Type
1635 -------------
1636
1637 :Overview:
1638
1639
1640 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1641 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1642 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1643 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1644
1645 :Syntax:
1646
1647 ::
1648
1649       <returntype> (<parameter list>)
1650
1651 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1652 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1653 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1654 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1655 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1656 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1657
1658 :Examples:
1659
1660 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1661 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1662 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1663 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1664 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1665 | ``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. |
1666 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1667 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1668 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1669
1670 .. _t_firstclass:
1671
1672 First Class Types
1673 -----------------
1674
1675 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1676 Values of these types are the only ones which can be produced by
1677 instructions.
1678
1679 .. _t_single_value:
1680
1681 Single Value Types
1682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1683
1684 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1685
1686 .. _t_integer:
1687
1688 Integer Type
1689 """"""""""""
1690
1691 :Overview:
1692
1693 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1694 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1695 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1696
1697 :Syntax:
1698
1699 ::
1700
1701       iN
1702
1703 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1704 value.
1705
1706 Examples:
1707 *********
1708
1709 +----------------+------------------------------------------------+
1710 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1711 +----------------+------------------------------------------------+
1712 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1713 +----------------+------------------------------------------------+
1714 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1715 +----------------+------------------------------------------------+
1716
1717 .. _t_floating:
1718
1719 Floating Point Types
1720 """"""""""""""""""""
1721
1722 .. list-table::
1723    :header-rows: 1
1724
1725    * - Type
1726      - Description
1727
1728    * - ``half``
1729      - 16-bit floating point value
1730
1731    * - ``float``
1732      - 32-bit floating point value
1733
1734    * - ``double``
1735      - 64-bit floating point value
1736
1737    * - ``fp128``
1738      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1739
1740    * - ``x86_fp80``
1741      -  80-bit floating point value (X87)
1742
1743    * - ``ppc_fp128``
1744      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1745
1746 .. _t_x86mmx:
1747
1748 X86mmx Type
1749 """""""""""
1750
1751 :Overview:
1752
1753 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1754 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1755 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1756 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1757 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1758 of this type.
1759
1760 :Syntax:
1761
1762 ::
1763
1764       x86mmx
1765
1766
1767 .. _t_pointer:
1768
1769 Pointer Type
1770 """"""""""""
1771
1772 :Overview:
1773
1774 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1775 commonly used to reference objects in memory.
1776
1777 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1778 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1779 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1780 are target-specific.
1781
1782 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1783 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1784
1785 :Syntax:
1786
1787 ::
1788
1789       <type> *
1790
1791 :Examples:
1792
1793 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1794 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1795 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1796 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1797 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1798 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1799 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1800
1801 .. _t_vector:
1802
1803 Vector Type
1804 """""""""""
1805
1806 :Overview:
1807
1808 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1809 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1810 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1811 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1812 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1813
1814 :Syntax:
1815
1816 ::
1817
1818       < <# elements> x <elementtype> >
1819
1820 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1821 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1822 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1823
1824 :Examples:
1825
1826 +-------------------+--------------------------------------------------+
1827 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1828 +-------------------+--------------------------------------------------+
1829 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1830 +-------------------+--------------------------------------------------+
1831 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1832 +-------------------+--------------------------------------------------+
1833 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1834 +-------------------+--------------------------------------------------+
1835
1836 .. _t_label:
1837
1838 Label Type
1839 ^^^^^^^^^^
1840
1841 :Overview:
1842
1843 The label type represents code labels.
1844
1845 :Syntax:
1846
1847 ::
1848
1849       label
1850
1851 .. _t_metadata:
1852
1853 Metadata Type
1854 ^^^^^^^^^^^^^
1855
1856 :Overview:
1857
1858 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1859 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1860
1861 :Syntax:
1862
1863 ::
1864
1865       metadata
1866
1867 .. _t_aggregate:
1868
1869 Aggregate Types
1870 ^^^^^^^^^^^^^^^
1871
1872 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1873 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1874 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1875 aggregate types.
1876
1877 .. _t_array:
1878
1879 Array Type
1880 """"""""""
1881
1882 :Overview:
1883
1884 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1885 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1886 elements) and an underlying data type.
1887
1888 :Syntax:
1889
1890 ::
1891
1892       [<# elements> x <elementtype>]
1893
1894 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1895 be any type with a size.
1896
1897 :Examples:
1898
1899 +------------------+--------------------------------------+
1900 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1901 +------------------+--------------------------------------+
1902 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1903 +------------------+--------------------------------------+
1904 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1905 +------------------+--------------------------------------+
1906
1907 Here are some examples of multidimensional arrays:
1908
1909 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1910 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1911 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1912 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1913 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1914 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1915 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1916
1917 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1918 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1919 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1920 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1921 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1922 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1923 example.
1924
1925 .. _t_struct:
1926
1927 Structure Type
1928 """"""""""""""
1929
1930 :Overview:
1931
1932 The structure type is used to represent a collection of data members
1933 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1934 a size.
1935
1936 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1937 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1938 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1939 '``insertvalue``' instructions.
1940
1941 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1942 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1943 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1944 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1945 required to match what the underlying code generator expects.
1946
1947 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1948 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1949 identified types are always defined at the top level with a name.
1950 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1951 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1952 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1953
1954 :Syntax:
1955
1956 ::
1957
1958       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1959       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1960
1961 :Examples:
1962
1963 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1964 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1965 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1966 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
1967 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1968 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1969 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1970
1971 .. _t_opaque:
1972
1973 Opaque Structure Types
1974 """"""""""""""""""""""
1975
1976 :Overview:
1977
1978 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1979 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1980 notion of a forward declared structure.
1981
1982 :Syntax:
1983
1984 ::
1985
1986       %X = type opaque
1987       %52 = type opaque
1988
1989 :Examples:
1990
1991 +--------------+-------------------+
1992 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1993 +--------------+-------------------+
1994
1995 Constants
1996 =========
1997
1998 LLVM has several different basic types of constants. This section
1999 describes them all and their syntax.
2000
2001 Simple Constants
2002 ----------------
2003
2004 **Boolean constants**
2005     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2006     of the ``i1`` type.
2007 **Integer constants**
2008     Standard integers (such as '4') are constants of the
2009     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2010     integer types.
2011 **Floating point constants**
2012     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2013     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2014     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2015     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2016     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2017     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2018     point <t_floating>` type.
2019 **Null pointer constants**
2020     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2021     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2022
2023 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2024 floating point constants. For example, the form
2025 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2026 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2027 constants are required (and the only time that they are generated by the
2028 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2029 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2030 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2031 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2032 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2033
2034 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2035 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2036 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2037 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2038 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2039 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2040 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2041 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2042 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2043 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2044 will only work if they match the long double format on your target.
2045 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2046 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2047 (sign bit at the left).
2048
2049 There are no constants of type x86mmx.
2050
2051 .. _complexconstants:
2052
2053 Complex Constants
2054 -----------------
2055
2056 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2057 constants and smaller complex constants.
2058
2059 **Structure constants**
2060     Structure constants are represented with notation similar to
2061     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2062     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2063     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2064     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2065     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2066     must match those specified by the type.
2067 **Array constants**
2068     Array constants are represented with notation similar to array type
2069     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2070     square brackets (``[]``)). For example:
2071     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2072     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2073     match those specified by the type.
2074 **Vector constants**
2075     Vector constants are represented with notation similar to vector
2076     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2077     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2078     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2079     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2080     elements must match those specified by the type.
2081 **Zero initialization**
2082     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2083     value to zero of *any* type, including scalar and
2084     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2085     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2086     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2087 **Metadata node**
2088     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2089     type <t_metadata>`. For example:
2090     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2091     constants that are meant to be interpreted as part of the
2092     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2093     information such as debug info.
2094
2095 Global Variable and Function Addresses
2096 --------------------------------------
2097
2098 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2099 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2100 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2101 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2102 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2103 file:
2104
2105 .. code-block:: llvm
2106
2107     @X = global i32 17
2108     @Y = global i32 42
2109     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2110
2111 .. _undefvalues:
2112
2113 Undefined Values
2114 ----------------
2115
2116 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2117 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2118 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2119 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2120
2121 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2122 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2123 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2124 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2125
2126 .. code-block:: llvm
2127
2128       %A = add %X, undef
2129       %B = sub %X, undef
2130       %C = xor %X, undef
2131     Safe:
2132       %A = undef
2133       %B = undef
2134       %C = undef
2135
2136 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2137 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2138
2139 .. code-block:: llvm
2140
2141       %A = or %X, undef
2142       %B = and %X, undef
2143     Safe:
2144       %A = -1
2145       %B = 0
2146     Unsafe:
2147       %A = undef
2148       %B = undef
2149
2150 These logical operations have bits that are not always affected by the
2151 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2152 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2153 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2154 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2155 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2156 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2157 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2158 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2159
2160 .. code-block:: llvm
2161
2162       %A = select undef, %X, %Y
2163       %B = select undef, 42, %Y
2164       %C = select %X, %Y, undef
2165     Safe:
2166       %A = %X     (or %Y)
2167       %B = 42     (or %Y)
2168       %C = %Y
2169     Unsafe:
2170       %A = undef
2171       %B = undef
2172       %C = undef
2173
2174 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2175 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2176 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2177 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2178 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2179 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2180 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2181
2182 .. code-block:: llvm
2183
2184       %A = xor undef, undef
2185
2186       %B = undef
2187       %C = xor %B, %B
2188
2189       %D = undef
2190       %E = icmp lt %D, 4
2191       %F = icmp gte %D, 4
2192
2193     Safe:
2194       %A = undef
2195       %B = undef
2196       %C = undef
2197       %D = undef
2198       %E = undef
2199       %F = undef
2200
2201 This example points out that two '``undef``' operands are not
2202 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2203 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2204 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2205 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2206 its value over its "live range". This is true because the variable
2207 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2208 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2209 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2210 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2211 uses with" concept would not hold.
2212
2213 .. code-block:: llvm
2214
2215       %A = fdiv undef, %X
2216       %B = fdiv %X, undef
2217     Safe:
2218       %A = undef
2219     b: unreachable
2220
2221 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2222 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2223 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2224 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2225 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2226 However, in the second example, we can make a more aggressive
2227 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2228 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2229 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2230 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2231 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2232 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2233
2234 .. code-block:: llvm
2235
2236     a:  store undef -> %X
2237     b:  store %X -> undef
2238     Safe:
2239     a: <deleted>
2240     b: unreachable
2241
2242 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2243 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2244 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2245 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2246 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2247
2248 .. _poisonvalues:
2249
2250 Poison Values
2251 -------------
2252
2253 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2254 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2255 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2256 which results in undefined behavior.
2257
2258 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2259 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2260 the ``nsw`` flag.
2261
2262 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2263
2264 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2265 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2266    their dynamic predecessor basic block.
2267 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2268    in the dynamic callers of their functions.
2269 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2270    instructions that dynamically transfer control back to them.
2271 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2272    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2273    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2274 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2275    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2276    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2277    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2278 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2279    most recent preceding instruction with externally visible side
2280    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2281    operations <volatile>`.)
2282 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2283    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2284    multiple successors and the instruction is always executed when
2285    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2286    when control is transferred to another.
2287 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2288    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2289    be different if the terminator had transferred control to a different
2290    successor.
2291 -  Dependence is transitive.
2292
2293 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2294 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2295 on a poison value has undefined behavior.
2296
2297 Here are some examples:
2298
2299 .. code-block:: llvm
2300
2301     entry:
2302       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2303       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2304       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2305       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2306
2307       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2308       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2309
2310       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2311
2312       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2313       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2314       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2315       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2316
2317       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2318       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2319
2320     true:
2321       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2322                                            ; it has undefined behavior.
2323       br label %end
2324
2325     end:
2326       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2327                                            ; Both edges into this PHI are
2328                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2329                                            ; always results in a poison value.
2330
2331       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2332                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2333                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2334
2335       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2336                                            ; The same branch again, but this time the
2337                                            ; true block doesn't have side effects.
2338
2339     second_true:
2340       ; No side effects!
2341       ret void
2342
2343     second_end:
2344       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2345                                            ; on the store in %end. Also, it is
2346                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2347                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2348                                            ; behavior in this example).
2349
2350 .. _blockaddress:
2351
2352 Addresses of Basic Blocks
2353 -------------------------
2354
2355 ``blockaddress(@function, %block)``
2356
2357 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2358 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2359 Taking the address of the entry block is illegal.
2360
2361 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2362 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2363 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2364 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2365 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2366 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2367 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2368 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2369 instruction.
2370
2371 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2372 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2373
2374 .. _constantexprs:
2375
2376 Constant Expressions
2377 --------------------
2378
2379 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2380 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2381 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2382 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2383 The following is the syntax for constant expressions:
2384
2385 ``trunc (CST to TYPE)``
2386     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2387     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2388 ``zext (CST to TYPE)``
2389     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2390     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2391 ``sext (CST to TYPE)``
2392     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2393     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2394 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2395     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2396     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2397     must be floating point.
2398 ``fpext (CST to TYPE)``
2399     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2400     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2401     floating point.
2402 ``fptoui (CST to TYPE)``
2403     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2404     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2405     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2406     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2407     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2408 ``fptosi (CST to TYPE)``
2409     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2410     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2411     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2412     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2413     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2414 ``uitofp (CST to TYPE)``
2415     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2416     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2417     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2418     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2419     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2420 ``sitofp (CST to TYPE)``
2421     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2422     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2423     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2424     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2425     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2426 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2427     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2428     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2429     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2430     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2431 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2432     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2433     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2434     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2435     This one is *really* dangerous!
2436 ``bitcast (CST to TYPE)``
2437     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2438     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2439     instruction <i_bitcast>`.
2440 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2441     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2442     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2443     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2444 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2445     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2446     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2447     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2448     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2449 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2450     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2451 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2452     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2453 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2454     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2455 ``extractelement (VAL, IDX)``
2456     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2457     constants.
2458 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2459     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2460     constants.
2461 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2462     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2463     constants.
2464 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2465     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2466     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2467     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2468     least one index value must be specified.
2469 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2470     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2471     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2472     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2473     value must be specified.
2474 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2475     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2476     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2477     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2478     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2479     operations on floating point values are allowed).
2480
2481 Other Values
2482 ============
2483
2484 .. _inlineasmexprs:
2485
2486 Inline Assembler Expressions
2487 ----------------------------
2488
2489 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2490 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2491 value represents the inline assembler as a string (containing the
2492 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2493 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2494 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2495 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2496 assembler expression is:
2497
2498 .. code-block:: llvm
2499
2500     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2501
2502 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2503 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2504 Thus, typically we have:
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2509
2510 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2511 marked as having side effects. This is done through the use of the
2512 '``sideeffect``' keyword, like so:
2513
2514 .. code-block:: llvm
2515
2516     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2517
2518 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2519 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2520 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2521 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2522 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2523 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2524
2525 .. code-block:: llvm
2526
2527     call void asm alignstack "eieio", ""()
2528
2529 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2530 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2531 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2532 the only supported dialects. An example is:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2537
2538 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2539 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2540 keyword last.
2541
2542 Inline Asm Metadata
2543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2544
2545 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2546 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2547 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2548 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2549 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2550 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2551 it. For example:
2552
2553 .. code-block:: llvm
2554
2555     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2556     ...
2557     !42 = !{ i32 1234567 }
2558
2559 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2560 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2561 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2562 occurs on.
2563
2564 .. _metadata:
2565
2566 Metadata Nodes and Metadata Strings
2567 -----------------------------------
2568
2569 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2570 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2571 code generator. One example application of metadata is source-level
2572 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2573 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2574 preceding exclamation point ('``!``').
2575
2576 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2577 contain any character by escaping non-printable characters with
2578 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2579 "``!"test\00"``".
2580
2581 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2582 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2583 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2584 their operand. For example:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2589
2590 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2591 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2592 example:
2593
2594 .. code-block:: llvm
2595
2596     !foo =  metadata !{!4, !3}
2597
2598 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2599 function is using two metadata arguments:
2600
2601 .. code-block:: llvm
2602
2603     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2604
2605 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2606 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2607
2608 .. code-block:: llvm
2609
2610     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2611
2612 More information about specific metadata nodes recognized by the
2613 optimizers and code generator is found below.
2614
2615 '``tbaa``' Metadata
2616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2617
2618 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2619 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2620 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2621 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2622 custom alias analysis behavior for other languages.
2623
2624 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2625 to three fields, e.g.:
2626
2627 .. code-block:: llvm
2628
2629     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2630     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2631     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2632     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2633
2634 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2635 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2636 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2637 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2638 common names.
2639
2640 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2641 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2642 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2643 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2644 from multiple front-ends is handled conservatively.
2645
2646 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2647 indicates that the type is "constant" (meaning
2648 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2649 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2650
2651 '``tbaa.struct``' Metadata
2652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2653
2654 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2655 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2656 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2657 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2658 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2659 of the aggregate.
2660
2661 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2662 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2663
2664 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2665 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2666 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2667 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2668 its tbaa tag. e.g.:
2669
2670 .. code-block:: llvm
2671
2672     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2673
2674 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2675 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2676 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2677
2678 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2679 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2680 does not carry useful data and need not be preserved.
2681
2682 '``fpmath``' Metadata
2683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2684
2685 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2686 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2687 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2688 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2689 it. ULP is defined as follows:
2690
2691     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2692     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2693     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2694     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2695     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2696
2697 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2698 number representing the maximum relative error, for example:
2699
2700 .. code-block:: llvm
2701
2702     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2703
2704 '``range``' Metadata
2705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2706
2707 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2708 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2709 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2710 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2711 pair has the following properties:
2712
2713 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2714 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2715 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2716 -  The range is allowed to wrap.
2717 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2718    ``a!=b``.
2719
2720 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2721 they must be non-contiguous.
2722
2723 Examples:
2724
2725 .. code-block:: llvm
2726
2727       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2728       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2729       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2730       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2731     ...
2732     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2733     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2734     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2735     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2736
2737 '``llvm.loop``'
2738 ^^^^^^^^^^^^^^^
2739
2740 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2741 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2742 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2743 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2744 specified with the name ``llvm.loop``.
2745
2746 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2747 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2748 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2749 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2750 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2751 constructs:
2752
2753 .. code-block:: llvm
2754
2755     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2756     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2757
2758 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2759 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2760 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2761 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2762
2763 .. code-block:: llvm
2764
2765       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2766     ...
2767     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2768     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2769
2770 '``llvm.mem``'
2771 ^^^^^^^^^^^^^^^
2772
2773 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2774 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2775
2776 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2778
2779 For a loop to be parallel, in addition to using
2780 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2781 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2782 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2783 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2784 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2785 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2786 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2787 body.
2788
2789 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2790 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2791 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2792
2793 .. code-block:: llvm
2794
2795    for.body:
2796      ...
2797      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2798      ...
2799      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2800      ...
2801      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2802
2803    for.end:
2804    ...
2805    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2806
2807 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2808 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2809 the loop identifier metadata node directly:
2810
2811 .. code-block:: llvm
2812
2813    outer.for.body:
2814    ...
2815
2816    inner.for.body:
2817      ...
2818      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2819      ...
2820      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2821      ...
2822      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2823
2824    inner.for.end:
2825      ...
2826      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2827      ...
2828      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2829      ...
2830      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2831
2832    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2833    ...
2834    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2835    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2836    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2837
2838 '``llvm.vectorizer``'
2839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2840
2841 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2842 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2843
2844 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2845 loop identification metadata.
2846
2847 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2849
2850 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2851 loop exactly ``N`` times.
2852
2853 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2854 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2859
2860 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2861 loop.
2862
2863 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2864 determined automatically.
2865
2866 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2868
2869 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2870 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2871 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2872 it believes it is valid to do so.
2873
2874 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2875 operand is an integer specifying the width. For example:
2876
2877 .. code-block:: llvm
2878
2879    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2880
2881 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2882 loop.
2883
2884 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2885 automatically.
2886
2887 Module Flags Metadata
2888 =====================
2889
2890 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2891 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2892 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2893 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2894 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2895 look it up.
2896
2897 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2898 Each triplet has the following form:
2899
2900 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2901    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2902    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2903    described below.
2904 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2905    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2906    including entries with the **Require** behavior).
2907 -  The third element is the value of the flag.
2908
2909 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2910 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2911 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2912 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2913 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2914 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2915
2916 The following behaviors are supported:
2917
2918 .. list-table::
2919    :header-rows: 1
2920    :widths: 10 90
2921
2922    * - Value
2923      - Behavior
2924
2925    * - 1
2926      - **Error**
2927            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2928            is that of the operands.
2929
2930    * - 2
2931      - **Warning**
2932            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2933            operand for the flag from the first module being linked.
2934
2935    * - 3
2936      - **Require**
2937            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2938            specified value after linking is performed. The value must be a
2939            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2940            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2941            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2942            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2943            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2944
2945    * - 4
2946      - **Override**
2947            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2948            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2949            differ, an error will be emitted.
2950
2951    * - 5
2952      - **Append**
2953            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2954
2955    * - 6
2956      - **AppendUnique**
2957            Appends the two values, which are required to be metadata
2958            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2959            during the append operation.
2960
2961 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2962 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2963 value) or **Override**.
2964
2965 An example of module flags:
2966
2967 .. code-block:: llvm
2968
2969     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2970     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2971     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2972     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2973       metadata !{
2974         metadata !"foo", i32 1
2975       }
2976     }
2977     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2978
2979 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2980    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2981    values are not equal.
2982
2983 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2984    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2985    '37'.
2986
2987 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2988    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2989    warning if their values are not equal.
2990
2991 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2992
2993    ::
2994
2995        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2996
2997    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2998    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2999    performed.
3000
3001 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3002 ----------------------------------------------------
3003
3004 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3005 collection in a special section called "image info". The metadata
3006 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3007 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3008 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3009 be merged rather than appended together.
3010
3011 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3012 following key-value pairs:
3013
3014 .. list-table::
3015    :header-rows: 1
3016    :widths: 30 70
3017
3018    * - Key
3019      - Value
3020
3021    * - ``Objective-C Version``
3022      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3023
3024    * - ``Objective-C Image Info Version``
3025      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3026        always 0.
3027
3028    * - ``Objective-C Image Info Section``
3029      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3030        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3031        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3032        Objective-C ABI version 2.
3033
3034    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3035      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3036        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3037        collection supported.
3038
3039    * - ``Objective-C GC Only``
3040      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3041        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3042        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3043
3044 Some important flag interactions:
3045
3046 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3047    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3048    2, then the resulting module has the
3049    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3050 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3051    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3052
3053 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3054 --------------------------------------------
3055
3056 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3057 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3058 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3059 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3060
3061 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3062 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3063 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3064 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3065 list of metadata strings defining linker options.
3066
3067 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3068 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3069 framework::
3070
3071     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3072        metadata !{
3073           metadata !{ metadata !"-lz" },
3074           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3075     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3076
3077 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3078 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3079 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3080 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3081 assembly writer or object file emitter.
3082
3083 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3084 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3085 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3086
3087 .. _intrinsicglobalvariables:
3088
3089 Intrinsic Global Variables
3090 ==========================
3091
3092 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3093 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3094 All globals of this sort should have a section specified as
3095 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3096 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3097
3098 .. _gv_llvmused:
3099
3100 The '``llvm.used``' Global Variable
3101 -----------------------------------
3102
3103 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3104 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3105 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3106 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3107 use of it is:
3108
3109 .. code-block:: llvm
3110
3111     @X = global i8 4
3112     @Y = global i32 123
3113
3114     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3115        i8* @X,
3116        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3117     ], section "llvm.metadata"
3118
3119 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3120 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3121 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3122 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3123 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3124 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3125 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3126
3127 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3128 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3129 molesting the symbol.
3130
3131 .. _gv_llvmcompilerused:
3132
3133 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3134 --------------------------------------------
3135
3136 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3137 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3138 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3139 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3140 by ``@llvm.used``.
3141
3142 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3143 and should not be exposed to source languages.
3144
3145 .. _gv_llvmglobalctors:
3146
3147 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3148 -------------------------------------------
3149
3150 .. code-block:: llvm
3151
3152     %0 = type { i32, void ()* }
3153     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3154
3155 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3156 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3157 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3158 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3159 is not defined.
3160
3161 .. _llvmglobaldtors:
3162
3163 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3164 -------------------------------------------
3165
3166 .. code-block:: llvm
3167
3168     %0 = type { i32, void ()* }
3169     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3170
3171 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3172 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3173 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3174 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3175 defined.
3176
3177 Instruction Reference
3178 =====================
3179
3180 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3181 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3182 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3183 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3184 :ref:`other instructions <otherops>`.
3185
3186 .. _terminators:
3187
3188 Terminator Instructions
3189 -----------------------
3190
3191 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3192 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3193 block should be executed after the current block is finished. These
3194 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3195 control flow, not values (the one exception being the
3196 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3197
3198 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3199 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3200 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3201 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3202
3203 .. _i_ret:
3204
3205 '``ret``' Instruction
3206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3207
3208 Syntax:
3209 """""""
3210
3211 ::
3212
3213       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3214       ret void                 ; Return from void function
3215
3216 Overview:
3217 """""""""
3218
3219 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3220 a value) from a function back to the caller.
3221
3222 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3223 value and then causes control flow, and one that just causes control
3224 flow to occur.
3225
3226 Arguments:
3227 """"""""""
3228
3229 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3230 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3231 class <t_firstclass>`' type.
3232
3233 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3234 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3235 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3236 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3237 value.
3238
3239 Semantics:
3240 """"""""""
3241
3242 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3243 the calling function's context. If the caller is a
3244 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3245 instruction after the call. If the caller was an
3246 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3247 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3248 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3249 value.
3250
3251 Example:
3252 """"""""
3253
3254 .. code-block:: llvm
3255
3256       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3257       ret void                        ; Return from a void function
3258       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3259
3260 .. _i_br:
3261
3262 '``br``' Instruction
3263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3264
3265 Syntax:
3266 """""""
3267
3268 ::
3269
3270       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3271       br label <dest>          ; Unconditional branch
3272
3273 Overview:
3274 """""""""
3275
3276 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3277 different basic block in the current function. There are two forms of
3278 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3279 unconditional branch.
3280
3281 Arguments:
3282 """"""""""
3283
3284 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3285 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3286 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3287
3288 Semantics:
3289 """"""""""
3290
3291 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3292 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3293 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3294 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3295
3296 Example:
3297 """"""""
3298
3299 .. code-block:: llvm
3300
3301     Test:
3302       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3303       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3304     IfEqual:
3305       ret i32 1
3306     IfUnequal:
3307       ret i32 0
3308
3309 .. _i_switch:
3310
3311 '``switch``' Instruction
3312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3313
3314 Syntax:
3315 """""""
3316
3317 ::
3318
3319       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3320
3321 Overview:
3322 """""""""
3323
3324 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3325 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3326 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3327 destinations.
3328
3329 Arguments:
3330 """"""""""
3331
3332 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3333 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3334 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3335 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3336
3337 Semantics:
3338 """"""""""
3339
3340 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3341 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3342 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3343 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3344 to the default destination.
3345
3346 Implementation:
3347 """""""""""""""
3348
3349 Depending on properties of the target machine and the particular
3350 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3351 different ways. For example, it could be generated as a series of
3352 chained conditional branches or with a lookup table.
3353
3354 Example:
3355 """"""""
3356
3357 .. code-block:: llvm
3358
3359      ; Emulate a conditional br instruction
3360      %Val = zext i1 %value to i32
3361      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3362
3363      ; Emulate an unconditional br instruction
3364      switch i32 0, label %dest [ ]
3365
3366      ; Implement a jump table:
3367      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3368                                          i32 1, label %onone
3369                                          i32 2, label %ontwo ]
3370
3371 .. _i_indirectbr:
3372
3373 '``indirectbr``' Instruction
3374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3375
3376 Syntax:
3377 """""""
3378
3379 ::
3380
3381       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3382
3383 Overview:
3384 """""""""
3385
3386 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3387 label within the current function, whose address is specified by
3388 "``address``". Address must be derived from a
3389 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3390
3391 Arguments:
3392 """"""""""
3393
3394 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3395 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3396 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3397 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3398
3399 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3400 accurate understanding of the CFG.
3401
3402 Semantics:
3403 """"""""""
3404
3405 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3406 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3407 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3408 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3409
3410 Implementation:
3411 """""""""""""""
3412
3413 This is typically implemented with a jump through a register.
3414
3415 Example:
3416 """"""""
3417
3418 .. code-block:: llvm
3419
3420      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3421
3422 .. _i_invoke:
3423
3424 '``invoke``' Instruction
3425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3426
3427 Syntax:
3428 """""""
3429
3430 ::
3431
3432       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3433                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3434
3435 Overview:
3436 """""""""
3437
3438 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3439 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3440 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3441 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3442 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3443 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3444 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3445 nearest "exception" label.
3446
3447 The '``exception``' label is a `landing
3448 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3449 '``exception``' label is required to have the
3450 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3451 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3452 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3453 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3454 instruction, so that the important information contained within the
3455 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3456
3457 Arguments:
3458 """"""""""
3459
3460 This instruction requires several arguments:
3461
3462 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3463    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3464    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3465 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3466    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3467    are valid here.
3468 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3469    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3470    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3471    branching off an arbitrary pointer to function value.
3472 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3473    function to be invoked.
3474 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3475    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3476    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3477    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3478    extra arguments can be specified.
3479 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3480    executes a '``ret``' instruction.
3481 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3482    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3483    mechanism.
3484 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3485    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3486    attributes are valid here.
3487
3488 Semantics:
3489 """"""""""
3490
3491 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3492 instruction in most regards. The primary difference is that it
3493 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3494 library to unwind the stack.
3495
3496 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3497 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3498 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3499 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3500
3501 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3502 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3503 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3504 return value is available.
3505
3506 Example:
3507 """"""""
3508
3509 .. code-block:: llvm
3510
3511       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3512                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3513       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3514                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3515
3516 .. _i_resume:
3517
3518 '``resume``' Instruction
3519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3520
3521 Syntax:
3522 """""""
3523
3524 ::
3525
3526       resume <type> <value>
3527
3528 Overview:
3529 """""""""
3530
3531 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3532 successors.
3533
3534 Arguments:
3535 """"""""""
3536
3537 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3538 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3539 function.
3540
3541 Semantics:
3542 """"""""""
3543
3544 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3545 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3546 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3547
3548 Example:
3549 """"""""
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553       resume { i8*, i32 } %exn
3554
3555 .. _i_unreachable:
3556
3557 '``unreachable``' Instruction
3558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3559
3560 Syntax:
3561 """""""
3562
3563 ::
3564
3565       unreachable
3566
3567 Overview:
3568 """""""""
3569
3570 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3571 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3572 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3573 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3574
3575 Semantics:
3576 """"""""""
3577
3578 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3579
3580 .. _binaryops:
3581
3582 Binary Operations
3583 -----------------
3584
3585 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3586 They require two operands of the same type, execute an operation on
3587 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3588 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3589 result value has the same type as its operands.
3590
3591 There are several different binary operators:
3592
3593 .. _i_add:
3594
3595 '``add``' Instruction
3596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3597
3598 Syntax:
3599 """""""
3600
3601 ::
3602
3603       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3604       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3605       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3606       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3607
3608 Overview:
3609 """""""""
3610
3611 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3612
3613 Arguments:
3614 """"""""""
3615
3616 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3617 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3618 arguments must have identical types.
3619
3620 Semantics:
3621 """"""""""
3622
3623 The value produced is the integer sum of the two operands.
3624
3625 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3626 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3627 the result.
3628
3629 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3630 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3631
3632 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3633 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3634 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3635 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3636
3637 Example:
3638 """"""""
3639
3640 .. code-block:: llvm
3641
3642       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3643
3644 .. _i_fadd:
3645
3646 '``fadd``' Instruction
3647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3648
3649 Syntax:
3650 """""""
3651
3652 ::
3653
3654       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3655
3656 Overview:
3657 """""""""
3658
3659 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3660
3661 Arguments:
3662 """"""""""
3663
3664 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3665 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3666 Both arguments must have identical types.
3667
3668 Semantics:
3669 """"""""""
3670
3671 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3672 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3673 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3674 optimizations:
3675
3676 Example:
3677 """"""""
3678
3679 .. code-block:: llvm
3680
3681       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3682
3683 '``sub``' Instruction
3684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3685
3686 Syntax:
3687 """""""
3688
3689 ::
3690
3691       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3692       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3693       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3694       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3695
3696 Overview:
3697 """""""""
3698
3699 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3700
3701 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3702 instruction present in most other intermediate representations.
3703
3704 Arguments:
3705 """"""""""
3706
3707 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3708 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3709 arguments must have identical types.
3710
3711 Semantics:
3712 """"""""""
3713
3714 The value produced is the integer difference of the two operands.
3715
3716 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3717 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3718 the result.
3719
3720 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3721 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3722
3723 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3724 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3725 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3726 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3727
3728 Example:
3729 """"""""
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3734       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3735
3736 .. _i_fsub:
3737
3738 '``fsub``' Instruction
3739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3740
3741 Syntax:
3742 """""""
3743
3744 ::
3745
3746       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3747
3748 Overview:
3749 """""""""
3750
3751 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3752
3753 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3754 instruction present in most other intermediate representations.
3755
3756 Arguments:
3757 """"""""""
3758
3759 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3760 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3761 Both arguments must have identical types.
3762
3763 Semantics:
3764 """"""""""
3765
3766 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3767 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3768 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3769 unsafe floating point optimizations:
3770
3771 Example:
3772 """"""""
3773
3774 .. code-block:: llvm
3775
3776       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3777       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3778
3779 '``mul``' Instruction
3780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3781
3782 Syntax:
3783 """""""
3784
3785 ::
3786
3787       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3788       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3789       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3790       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3791
3792 Overview:
3793 """""""""
3794
3795 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3796
3797 Arguments:
3798 """"""""""
3799
3800 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3801 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3802 arguments must have identical types.
3803
3804 Semantics:
3805 """"""""""
3806
3807 The value produced is the integer product of the two operands.
3808
3809 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3810 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3811 bit width of the result.
3812
3813 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3814 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3815 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3816 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3817 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3818 product.
3819
3820 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3821 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3822 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3823 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3824
3825 Example:
3826 """"""""
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3831
3832 .. _i_fmul:
3833
3834 '``fmul``' Instruction
3835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3836
3837 Syntax:
3838 """""""
3839
3840 ::
3841
3842       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3843
3844 Overview:
3845 """""""""
3846
3847 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3848
3849 Arguments:
3850 """"""""""
3851
3852 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3853 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3854 Both arguments must have identical types.
3855
3856 Semantics:
3857 """"""""""
3858
3859 The value produced is the floating point product of the two operands.
3860 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3861 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3862 unsafe floating point optimizations:
3863
3864 Example:
3865 """"""""
3866
3867 .. code-block:: llvm
3868
3869       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3870
3871 '``udiv``' Instruction
3872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3873
3874 Syntax:
3875 """""""
3876
3877 ::
3878
3879       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3880       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3881
3882 Overview:
3883 """""""""
3884
3885 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3886
3887 Arguments:
3888 """"""""""
3889
3890 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3891 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3892 arguments must have identical types.
3893
3894 Semantics:
3895 """"""""""
3896
3897 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3898
3899 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3900 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3901
3902 Division by zero leads to undefined behavior.
3903
3904 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3905 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3906 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3907
3908 Example:
3909 """"""""
3910
3911 .. code-block:: llvm
3912
3913       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3914
3915 '``sdiv``' Instruction
3916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3917
3918 Syntax:
3919 """""""
3920
3921 ::
3922
3923       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3924       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3925
3926 Overview:
3927 """""""""
3928
3929 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3930
3931 Arguments:
3932 """"""""""
3933
3934 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3935 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3936 arguments must have identical types.
3937
3938 Semantics:
3939 """"""""""
3940
3941 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3942 rounded towards zero.
3943
3944 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3945 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3946
3947 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3948 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3949 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3950
3951 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3952 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3953
3954 Example:
3955 """"""""
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3960
3961 .. _i_fdiv:
3962
3963 '``fdiv``' Instruction
3964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3965
3966 Syntax:
3967 """""""
3968
3969 ::
3970
3971       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3972
3973 Overview:
3974 """""""""
3975
3976 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3977
3978 Arguments:
3979 """"""""""
3980
3981 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3982 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3983 Both arguments must have identical types.
3984
3985 Semantics:
3986 """"""""""
3987
3988 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3989 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3990 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3991 unsafe floating point optimizations:
3992
3993 Example:
3994 """"""""
3995
3996 .. code-block:: llvm
3997
3998       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3999
4000 '``urem``' Instruction
4001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4002
4003 Syntax:
4004 """""""
4005
4006 ::
4007
4008       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4009
4010 Overview:
4011 """""""""
4012
4013 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4014 division of its two arguments.
4015
4016 Arguments:
4017 """"""""""
4018
4019 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4020 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4021 arguments must have identical types.
4022
4023 Semantics:
4024 """"""""""
4025
4026 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4027 This instruction always performs an unsigned division to get the
4028 remainder.
4029
4030 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4031 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4032
4033 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4034
4035 Example:
4036 """"""""
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4041
4042 '``srem``' Instruction
4043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4044
4045 Syntax:
4046 """""""
4047
4048 ::
4049
4050       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4051
4052 Overview:
4053 """""""""
4054
4055 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4056 division of its two operands. This instruction can also take
4057 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4058 must be integers.
4059
4060 Arguments:
4061 """"""""""
4062
4063 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4064 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4065 arguments must have identical types.
4066
4067 Semantics:
4068 """"""""""
4069
4070 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4071 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4072 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4073 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4074 difference, see `The Math
4075 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4076 table of how this is implemented in various languages, please see
4077 `Wikipedia: modulo
4078 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4079
4080 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4081 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4082
4083 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4084 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4085 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4086 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4087 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4088 result of the division and the remainder.)
4089
4090 Example:
4091 """"""""
4092
4093 .. code-block:: llvm
4094
4095       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4096
4097 .. _i_frem:
4098
4099 '``frem``' Instruction
4100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4101
4102 Syntax:
4103 """""""
4104
4105 ::
4106
4107       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4108
4109 Overview:
4110 """""""""
4111
4112 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4113 its two operands.
4114
4115 Arguments:
4116 """"""""""
4117
4118 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4119 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4120 Both arguments must have identical types.
4121
4122 Semantics:
4123 """"""""""
4124
4125 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4126 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4127 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4128 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4129
4130 Example:
4131 """"""""
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4136
4137 .. _bitwiseops:
4138
4139 Bitwise Binary Operations
4140 -------------------------
4141
4142 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4143 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4144 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4145 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4146 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4147
4148 '``shl``' Instruction
4149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4150
4151 Syntax:
4152 """""""
4153
4154 ::
4155
4156       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4157       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4158       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4159       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4160
4161 Overview:
4162 """""""""
4163
4164 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4165 a specified number of bits.
4166
4167 Arguments:
4168 """"""""""
4169
4170 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4171 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4172 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4173
4174 Semantics:
4175 """"""""""
4176
4177 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4178 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4179 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4180 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4181 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4182 in ``op2``.
4183
4184 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4185 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4186 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4187 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4188 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4189 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4190 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4191
4192 Example:
4193 """"""""
4194
4195 .. code-block:: llvm
4196
4197       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4198       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4199       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4200       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4201       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4202
4203 '``lshr``' Instruction
4204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4205
4206 Syntax:
4207 """""""
4208
4209 ::
4210
4211       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4212       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4213
4214 Overview:
4215 """""""""
4216
4217 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4218 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4219
4220 Arguments:
4221 """"""""""
4222
4223 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4224 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4225 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4226
4227 Semantics:
4228 """"""""""
4229
4230 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4231 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4232 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4233 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4234 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4235 corresponding shift amount in ``op2``.
4236
4237 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4238 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4239 non-zero.
4240
4241 Example:
4242 """"""""
4243
4244 .. code-block:: llvm
4245
4246       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4247       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4248       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4249       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4250       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4251       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4252
4253 '``ashr``' Instruction
4254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4255
4256 Syntax:
4257 """""""
4258
4259 ::
4260
4261       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4262       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4263
4264 Overview:
4265 """""""""
4266
4267 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4268 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4269 extension.
4270
4271 Arguments:
4272 """"""""""
4273
4274 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4275 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4276 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4277
4278 Semantics:
4279 """"""""""
4280
4281 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4282 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4283 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4284 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4285 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4286 corresponding shift amount in ``op2``.
4287
4288 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4289 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4290 non-zero.
4291
4292 Example:
4293 """"""""
4294
4295 .. code-block:: llvm
4296
4297       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4298       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4299       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4300       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4301       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4302       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4303
4304 '``and``' Instruction
4305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4306
4307 Syntax:
4308 """""""
4309
4310 ::
4311
4312       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4313
4314 Overview:
4315 """""""""
4316
4317 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4318 operands.
4319
4320 Arguments:
4321 """"""""""
4322
4323 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4324 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4325 arguments must have identical types.
4326
4327 Semantics:
4328 """"""""""
4329
4330 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4331
4332 +-----+-----+-----+
4333 | In0 | In1 | Out |
4334 +-----+-----+-----+
4335 |   0 |   0 |   0 |
4336 +-----+-----+-----+
4337 |   0 |   1 |   0 |
4338 +-----+-----+-----+
4339 |   1 |   0 |   0 |
4340 +-----+-----+-----+
4341 |   1 |   1 |   1 |
4342 +-----+-----+-----+
4343
4344 Example:
4345 """"""""
4346
4347 .. code-block:: llvm
4348
4349       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4350       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4351       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4352
4353 '``or``' Instruction
4354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4355
4356 Syntax:
4357 """""""
4358
4359 ::
4360
4361       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4362
4363 Overview:
4364 """""""""
4365
4366 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4367 two operands.
4368
4369 Arguments:
4370 """"""""""
4371
4372 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4373 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4374 arguments must have identical types.
4375
4376 Semantics:
4377 """"""""""
4378
4379 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4380
4381 +-----+-----+-----+
4382 | In0 | In1 | Out |
4383 +-----+-----+-----+
4384 |   0 |   0 |   0 |
4385 +-----+-----+-----+
4386 |   0 |   1 |   1 |
4387 +-----+-----+-----+
4388 |   1 |   0 |   1 |
4389 +-----+-----+-----+
4390 |   1 |   1 |   1 |
4391 +-----+-----+-----+
4392
4393 Example:
4394 """"""""
4395
4396 ::
4397
4398       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4399       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4400       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4401
4402 '``xor``' Instruction
4403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4404
4405 Syntax:
4406 """""""
4407
4408 ::
4409
4410       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4411
4412 Overview:
4413 """""""""
4414
4415 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4416 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4417 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4418
4419 Arguments:
4420 """"""""""
4421
4422 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4423 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4424 arguments must have identical types.
4425
4426 Semantics:
4427 """"""""""
4428
4429 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4430
4431 +-----+-----+-----+
4432 | In0 | In1 | Out |
4433 +-----+-----+-----+
4434 |   0 |   0 |   0 |
4435 +-----+-----+-----+
4436 |   0 |   1 |   1 |
4437 +-----+-----+-----+
4438 |   1 |   0 |   1 |
4439 +-----+-----+-----+
4440 |   1 |   1 |   0 |
4441 +-----+-----+-----+
4442
4443 Example:
4444 """"""""
4445
4446 .. code-block:: llvm
4447
4448       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4449       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4450       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4451       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4452
4453 Vector Operations
4454 -----------------
4455
4456 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4457 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4458 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4459 While LLVM does directly support these vector operations, many
4460 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4461 take full advantage of a specific target.
4462
4463 .. _i_extractelement:
4464
4465 '``extractelement``' Instruction
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 Syntax:
4469 """""""
4470
4471 ::
4472
4473       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4474
4475 Overview:
4476 """""""""
4477
4478 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4479 from a vector at a specified index.
4480
4481 Arguments:
4482 """"""""""
4483
4484 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4485 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4486 the position from which to extract the element. The index may be a
4487 variable.
4488
4489 Semantics:
4490 """"""""""
4491
4492 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4493 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4494 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4495
4496 Example:
4497 """"""""
4498
4499 .. code-block:: llvm
4500
4501       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4502
4503 .. _i_insertelement:
4504
4505 '``insertelement``' Instruction
4506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4507
4508 Syntax:
4509 """""""
4510
4511 ::
4512
4513       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4514
4515 Overview:
4516 """""""""
4517
4518 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4519 vector at a specified index.
4520
4521 Arguments:
4522 """"""""""
4523
4524 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4525 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4526 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4527 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4528 index may be a variable.
4529
4530 Semantics:
4531 """"""""""
4532
4533 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4534 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4535 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4536 undefined.
4537
4538 Example:
4539 """"""""
4540
4541 .. code-block:: llvm
4542
4543       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4544
4545 .. _i_shufflevector:
4546
4547 '``shufflevector``' Instruction
4548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4549
4550 Syntax:
4551 """""""
4552
4553 ::
4554
4555       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4556
4557 Overview:
4558 """""""""
4559
4560 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4561 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4562 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4563
4564 Arguments:
4565 """"""""""
4566
4567 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4568 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4569 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4570 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4571 same as the element type of the first two operands.
4572
4573 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4574 constant integer or undef values.
4575
4576 Semantics:
4577 """"""""""
4578
4579 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4580 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4581 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4582 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4583 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4584 only one vector.
4585
4586 Example:
4587 """"""""
4588
4589 .. code-block:: llvm
4590
4591       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4592                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4593       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4594                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4595       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4596                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4597       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4598                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4599
4600 Aggregate Operations
4601 --------------------
4602
4603 LLVM supports several instructions for working with
4604 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4605
4606 .. _i_extractvalue:
4607
4608 '``extractvalue``' Instruction
4609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4610
4611 Syntax:
4612 """""""
4613
4614 ::
4615
4616       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4617
4618 Overview:
4619 """""""""
4620
4621 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4622 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4623
4624 Arguments:
4625 """"""""""
4626
4627 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4628 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4629 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4630 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4631
4632 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4633
4634 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4635    omitted and assumed to be zero.
4636 -  At least one index must be specified.
4637 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4638
4639 Semantics:
4640 """"""""""
4641
4642 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4643 the index operands.
4644
4645 Example:
4646 """"""""
4647
4648 .. code-block:: llvm
4649
4650       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4651
4652 .. _i_insertvalue:
4653
4654 '``insertvalue``' Instruction
4655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4656
4657 Syntax:
4658 """""""
4659
4660 ::
4661
4662       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4663
4664 Overview:
4665 """""""""
4666
4667 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4668 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4669
4670 Arguments:
4671 """"""""""
4672
4673 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4674 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4675 a first-class value to insert. The following operands are constant
4676 indices indicating the position at which to insert the value in a
4677 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4678 to insert must have the same type as the value identified by the
4679 indices.
4680
4681 Semantics:
4682 """"""""""
4683
4684 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4685 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4686 indices is that of ``elt``.
4687
4688 Example:
4689 """"""""
4690
4691 .. code-block:: llvm
4692
4693       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4694       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4695       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4696
4697 .. _memoryops:
4698
4699 Memory Access and Addressing Operations
4700 ---------------------------------------
4701
4702 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4703 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4704 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4705 memory in LLVM.
4706
4707 .. _i_alloca:
4708
4709 '``alloca``' Instruction
4710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4711
4712 Syntax:
4713 """""""
4714
4715 ::
4716
4717       <result> = alloca <type>[, inalloca][, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4718
4719 Overview:
4720 """""""""
4721
4722 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4723 currently executing function, to be automatically released when this
4724 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4725 generic address space (address space zero).
4726
4727 Arguments:
4728 """"""""""
4729
4730 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4731 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4732 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4733 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4734 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4735 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4736 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4737 any convenient boundary compatible with the type.
4738
4739 '``type``' may be any sized type.
4740
4741 Semantics:
4742 """"""""""
4743
4744 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4745 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4746 memory is automatically released when the function returns. The
4747 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4748 variables that must have an address available. When the function returns
4749 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4750 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4751 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4752 is not specified.
4753
4754 Example:
4755 """"""""
4756
4757 .. code-block:: llvm
4758
4759       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4760       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4761       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4762       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4763
4764 .. _i_load:
4765
4766 '``load``' Instruction
4767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4768
4769 Syntax:
4770 """""""
4771
4772 ::
4773
4774       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4775       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4776       !<index> = !{ i32 1 }
4777
4778 Overview:
4779 """""""""
4780
4781 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4782
4783 Arguments:
4784 """"""""""
4785
4786 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4787 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4788 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4789 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4790 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4791 operations <volatile>`.
4792
4793 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4794 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4795 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4796 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4797 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4798 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4799 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4800 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4801 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4802 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4803 any defined semantics for atomic loads.
4804
4805 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4806 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4807 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4808 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4809 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4810 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4811 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4812
4813 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4814 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4815 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4816 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4817 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4818 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4819 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4820
4821 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4822 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4823 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4824 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4825 address points to memory which does not change value during program
4826 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4827 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4828
4829 Semantics:
4830 """"""""""
4831
4832 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4833 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4834 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4835 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4836 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4837 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4838 written using a store of the same type.
4839
4840 Examples:
4841 """""""""
4842
4843 .. code-block:: llvm
4844
4845       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4846       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4847       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4848
4849 .. _i_store:
4850
4851 '``store``' Instruction
4852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4853
4854 Syntax:
4855 """""""
4856
4857 ::
4858
4859       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4860       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4861
4862 Overview:
4863 """""""""
4864
4865 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4866
4867 Arguments:
4868 """"""""""
4869
4870 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4871 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4872 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4873 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4874 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4875 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4876 operations <volatile>`.
4877
4878 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4879 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4880 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4881 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4882 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4883 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4884 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4885 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4886 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4887 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4888 have any defined semantics for atomic stores.
4889
4890 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4891 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4892 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4893 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4894 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4895 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4896 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4897 safe.
4898
4899 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4900 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4901 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4902 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4903 be reused in the cache. The code generator may select special
4904 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4905 x86.
4906
4907 Semantics:
4908 """"""""""
4909
4910 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4911 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4912 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4913 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4914 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4915 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4916 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4917 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4918
4919 Example:
4920 """"""""
4921
4922 .. code-block:: llvm
4923
4924       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4925       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4926       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4927
4928 .. _i_fence:
4929
4930 '``fence``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4944 between operations.
4945
4946 Arguments:
4947 """"""""""
4948
4949 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4950 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4951 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4952
4953 Semantics:
4954 """"""""""
4955
4956 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4957 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4958 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4959 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4960 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4961 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4962 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4963 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4964 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4965 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4966 *happens-before* edge.
4967
4968 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4969 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4970 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4971
4972 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4973 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4974 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4975
4976 Example:
4977 """"""""
4978
4979 .. code-block:: llvm
4980
4981       fence acquire                          ; yields {void}
4982       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4983
4984 .. _i_cmpxchg:
4985
4986 '``cmpxchg``' Instruction
4987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4988
4989 Syntax:
4990 """""""
4991
4992 ::
4993
4994       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4995
4996 Overview:
4997 """""""""
4998
4999 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5000 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5001 equal, it stores a new value into the memory.
5002
5003 Arguments:
5004 """"""""""
5005
5006 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5007 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5008 address, and a new value to place at that address if the compared values
5009 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5010 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5011 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5012 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5013 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5014 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5015 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5016
5017 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
5018 synchronizes with other atomic operations.
5019
5020 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5021 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5022 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5023 respect to all other code in the system.
5024
5025 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5026 equal to the size in memory of the operand.
5027
5028 Semantics:
5029 """"""""""
5030
5031 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5032 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5033 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5034 returned.
5035
5036 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
5037 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
5038 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
5039 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
5040
5041 Example:
5042 """"""""
5043
5044 .. code-block:: llvm
5045
5046     entry:
5047       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5048       br label %loop
5049
5050     loop:
5051       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5052       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5053       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
5054       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5055       br i1 %success, label %done, label %loop
5056
5057     done:
5058       ...
5059
5060 .. _i_atomicrmw:
5061
5062 '``atomicrmw``' Instruction
5063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5064
5065 Syntax:
5066 """""""
5067
5068 ::
5069
5070       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5071
5072 Overview:
5073 """""""""
5074
5075 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5076
5077 Arguments:
5078 """"""""""
5079
5080 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5081 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5082 operation. The operation must be one of the following keywords:
5083
5084 -  xchg
5085 -  add
5086 -  sub
5087 -  and
5088 -  nand
5089 -  or
5090 -  xor
5091 -  max
5092 -  min
5093 -  umax
5094 -  umin
5095
5096 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5097 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5098 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5099 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5100 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5101 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5102 operations <volatile>`.
5103
5104 Semantics:
5105 """"""""""
5106
5107 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5108 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5109 value at the location is returned. The modification is specified by the
5110 operation argument:
5111
5112 -  xchg: ``*ptr = val``
5113 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5114 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5115 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5116 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5117 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5118 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5119 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5120 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5121 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5122    comparison)
5123 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5124    comparison)
5125
5126 Example:
5127 """"""""
5128
5129 .. code-block:: llvm
5130
5131       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5132
5133 .. _i_getelementptr:
5134
5135 '``getelementptr``' Instruction
5136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5137
5138 Syntax:
5139 """""""
5140
5141 ::
5142
5143       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5144       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5145       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5146
5147 Overview:
5148 """""""""
5149
5150 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5151 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5152 address calculation only and does not access memory.
5153
5154 Arguments:
5155 """"""""""
5156
5157 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5158 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5159 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5160 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5161 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5162 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5163 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5164 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5165 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5166 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5167 would require loading the pointer before continuing calculation.
5168
5169 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5170 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5171 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5172 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5173 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5174 required to be constant. These integers are treated as signed values
5175 where relevant.
5176
5177 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5178 to LLVM:
5179
5180 .. code-block:: c
5181
5182     struct RT {
5183       char A;
5184       int B[10][20];
5185       char C;
5186     };
5187     struct ST {
5188       int X;
5189       double Y;
5190       struct RT Z;
5191     };
5192
5193     int *foo(struct ST *s) {
5194       return &s[1].Z.B[5][13];
5195     }
5196
5197 The LLVM code generated by Clang is:
5198
5199 .. code-block:: llvm
5200
5201     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5202     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5203
5204     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5205     entry:
5206       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5207       ret i32* %arrayidx
5208     }
5209
5210 Semantics:
5211 """"""""""
5212
5213 In the example above, the first index is indexing into the
5214 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5215 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5216 indexes into the third element of the structure, yielding a
5217 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5218 structure. The third index indexes into the second element of the
5219 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5220 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5221 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5222 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5223
5224 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5225 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5226 for the given testcase is equivalent to:
5227
5228 .. code-block:: llvm
5229
5230     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5231       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5232       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5233       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5234       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5235       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5236       ret i32* %t5
5237     }
5238
5239 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5240 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5241 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5242 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5243 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5244 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5245 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5246 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5247 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5248 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5249
5250 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5251 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5252 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5253 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5254 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5255 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5256 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5257 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5258 information.
5259
5260 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5261 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5262
5263 Example:
5264 """"""""
5265
5266 .. code-block:: llvm
5267
5268         ; yields [12 x i8]*:aptr
5269         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5270         ; yields i8*:vptr
5271         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5272         ; yields i8*:eptr
5273         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5274         ; yields i32*:iptr
5275         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5276
5277 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5278 must be a vector with the same number of elements. For example:
5279
5280 .. code-block:: llvm
5281
5282      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5283
5284 Conversion Operations
5285 ---------------------
5286
5287 The instructions in this category are the conversion instructions
5288 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5289 various bit conversions on the operand.
5290
5291 '``trunc .. to``' Instruction
5292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5293
5294 Syntax:
5295 """""""
5296
5297 ::
5298
5299       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5300
5301 Overview:
5302 """""""""
5303
5304 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5305
5306 Arguments:
5307 """"""""""
5308
5309 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5310 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5311 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5312 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5313 types are not allowed.
5314
5315 Semantics:
5316 """"""""""
5317
5318 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5319 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5320 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5321 It will always truncate bits.
5322
5323 Example:
5324 """"""""
5325
5326 .. code-block:: llvm
5327
5328       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5329       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5330       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5331       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5332
5333 '``zext .. to``' Instruction
5334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5335
5336 Syntax:
5337 """""""
5338
5339 ::
5340
5341       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5342
5343 Overview:
5344 """""""""
5345
5346 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5347
5348 Arguments:
5349 """"""""""
5350
5351 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5352 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5353 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5354 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5355
5356 Semantics:
5357 """"""""""
5358
5359 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5360 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5361
5362 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5363
5364 Example:
5365 """"""""
5366
5367 .. code-block:: llvm
5368
5369       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5370       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5371       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5372
5373 '``sext .. to``' Instruction
5374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5375
5376 Syntax:
5377 """""""
5378
5379 ::
5380
5381       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5382
5383 Overview:
5384 """""""""
5385
5386 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5387
5388 Arguments:
5389 """"""""""
5390
5391 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5392 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5393 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5394 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5395
5396 Semantics:
5397 """"""""""
5398
5399 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5400 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5401 of the type ``ty2``.
5402
5403 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5404
5405 Example:
5406 """"""""
5407
5408 .. code-block:: llvm
5409
5410       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5411       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5412       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5413
5414 '``fptrunc .. to``' Instruction
5415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5416
5417 Syntax:
5418 """""""
5419
5420 ::
5421
5422       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5423
5424 Overview:
5425 """""""""
5426
5427 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5428
5429 Arguments:
5430 """"""""""
5431
5432 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5433 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5434 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5435 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5436
5437 Semantics:
5438 """"""""""
5439
5440 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5441 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5442 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5443 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5444
5445 Example:
5446 """"""""
5447
5448 .. code-block:: llvm
5449
5450       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5451       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5452
5453 '``fpext .. to``' Instruction
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455
5456 Syntax:
5457 """""""
5458
5459 ::
5460
5461       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5462
5463 Overview:
5464 """""""""
5465
5466 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5467 point value.
5468
5469 Arguments:
5470 """"""""""
5471
5472 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5473 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5474 to. The source type must be smaller than the destination type.
5475
5476 Semantics:
5477 """"""""""
5478
5479 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5480 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5481 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5482 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5483 *no-op cast* for a floating point cast.
5484
5485 Example:
5486 """"""""
5487
5488 .. code-block:: llvm
5489
5490       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5491       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5492
5493 '``fptoui .. to``' Instruction
5494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5495
5496 Syntax:
5497 """""""
5498
5499 ::
5500
5501       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5502
5503 Overview:
5504 """""""""
5505
5506 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5507 integer equivalent of type ``ty2``.
5508
5509 Arguments:
5510 """"""""""
5511
5512 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5513 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5514 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5515 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5516 type with the same number of elements as ``ty``
5517
5518 Semantics:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5522 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5523 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5524 are undefined.
5525
5526 Example:
5527 """"""""
5528
5529 .. code-block:: llvm
5530
5531       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5532       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5533       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5534
5535 '``fptosi .. to``' Instruction
5536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5537
5538 Syntax:
5539 """""""
5540
5541 ::
5542
5543       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5544
5545 Overview:
5546 """""""""
5547
5548 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5549 ``value`` to type ``ty2``.
5550
5551 Arguments:
5552 """"""""""
5553
5554 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5555 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5556 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5557 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5558 type with the same number of elements as ``ty``
5559
5560 Semantics:
5561 """"""""""
5562
5563 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5564 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5565 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5566 are undefined.
5567
5568 Example:
5569 """"""""
5570
5571 .. code-block:: llvm
5572
5573       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5574       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5575       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5576
5577 '``uitofp .. to``' Instruction
5578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579
5580 Syntax:
5581 """""""
5582
5583 ::
5584
5585       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5586
5587 Overview:
5588 """""""""
5589
5590 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5591 and converts that value to the ``ty2`` type.
5592
5593 Arguments:
5594 """"""""""
5595
5596 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5597 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5598 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5599 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5600 type with the same number of elements as ``ty``
5601
5602 Semantics:
5603 """"""""""
5604
5605 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5606 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5607 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5608 are undefined.
5609
5610 Example:
5611 """"""""
5612
5613 .. code-block:: llvm
5614
5615       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5616       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5617
5618 '``sitofp .. to``' Instruction
5619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5620
5621 Syntax:
5622 """""""
5623
5624 ::
5625
5626       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5627
5628 Overview:
5629 """""""""
5630
5631 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5632 converts that value to the ``ty2`` type.
5633
5634 Arguments:
5635 """"""""""
5636
5637 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5638 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5639 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5640 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5641 type with the same number of elements as ``ty``
5642
5643 Semantics:
5644 """"""""""
5645
5646 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5647 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5648 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5649 undefined.
5650
5651 Example:
5652 """"""""
5653
5654 .. code-block:: llvm
5655
5656       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5657       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5658
5659 .. _i_ptrtoint:
5660
5661 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5663
5664 Syntax:
5665 """""""
5666
5667 ::
5668
5669       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5670
5671 Overview:
5672 """""""""
5673
5674 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5675 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5676
5677 Arguments:
5678 """"""""""
5679
5680 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5681 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5682 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5683 a vector of integers type.
5684
5685 Semantics:
5686 """"""""""
5687
5688 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5689 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5690 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5691 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5692 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5693 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5694 change.
5695
5696 Example:
5697 """"""""
5698
5699 .. code-block:: llvm
5700
5701       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5702       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5703       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5704
5705 .. _i_inttoptr:
5706
5707 '``inttoptr .. to``' Instruction
5708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5709
5710 Syntax:
5711 """""""
5712
5713 ::
5714
5715       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5716
5717 Overview:
5718 """""""""
5719
5720 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5721 pointer type, ``ty2``.
5722
5723 Arguments:
5724 """"""""""
5725
5726 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5727 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5728 type.
5729
5730 Semantics:
5731 """"""""""
5732
5733 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5734 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5735 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5736 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5737 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5738 nothing is done (*no-op cast*).
5739
5740 Example:
5741 """"""""
5742
5743 .. code-block:: llvm
5744
5745       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5746       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5747       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5748       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5749
5750 .. _i_bitcast:
5751
5752 '``bitcast .. to``' Instruction
5753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5754
5755 Syntax:
5756 """""""
5757
5758 ::
5759
5760       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5761
5762 Overview:
5763 """""""""
5764
5765 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5766 changing any bits.
5767
5768 Arguments:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5772 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5773 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5774 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5775 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5776 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5777 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5778 long as they have the same size).
5779
5780 Semantics:
5781 """"""""""
5782
5783 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5784 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5785 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5786 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5787 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5788 pointers) types with the same address space through this instruction.
5789 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5790 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5791
5792 Example:
5793 """"""""
5794
5795 .. code-block:: llvm
5796
5797       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5798       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5799       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5800       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5801
5802 .. _i_addrspacecast:
5803
5804 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5806
5807 Syntax:
5808 """""""
5809
5810 ::
5811
5812       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5813
5814 Overview:
5815 """""""""
5816
5817 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5818 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5819
5820 Arguments:
5821 """"""""""
5822
5823 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5824 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5825 address space.
5826
5827 Semantics:
5828 """"""""""
5829
5830 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5831 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5832 value modification, depending on the target and the address space
5833 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5834 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5835 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5836 location.
5837
5838 Example:
5839 """"""""
5840
5841 .. code-block:: llvm
5842
5843       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5844       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5845       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5846
5847 .. _otherops:
5848
5849 Other Operations
5850 ----------------
5851
5852 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5853 which defy better classification.
5854
5855 .. _i_icmp:
5856
5857 '``icmp``' Instruction
5858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5859
5860 Syntax:
5861 """""""
5862
5863 ::
5864
5865       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5866
5867 Overview:
5868 """""""""
5869
5870 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5871 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5872 pointer, or pointer vector operands.
5873
5874 Arguments:
5875 """"""""""
5876
5877 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5878 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5879 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5880
5881 #. ``eq``: equal
5882 #. ``ne``: not equal
5883 #. ``ugt``: unsigned greater than
5884 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5885 #. ``ult``: unsigned less than
5886 #. ``ule``: unsigned less or equal
5887 #. ``sgt``: signed greater than
5888 #. ``sge``: signed greater or equal
5889 #. ``slt``: signed less than
5890 #. ``sle``: signed less or equal
5891
5892 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5893 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5894 must also be identical types.
5895
5896 Semantics:
5897 """"""""""
5898
5899 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5900 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5901 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5902
5903 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5904    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5905 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5906    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5907 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5908    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5909 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5910    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5911 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5912    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5913 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5914    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5915 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5916    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5917 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5918    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5919 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5920    if ``op1`` is less than ``op2``.
5921 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5922    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5923
5924 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5925 are compared as if they were integers.
5926
5927 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5928 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5929 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5930
5931 Example:
5932 """"""""
5933
5934 .. code-block:: llvm
5935
5936       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5937       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5938       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5939       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5940       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5941       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5942
5943 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5944 ``icmp`` instruction.
5945
5946 .. _i_fcmp:
5947
5948 '``fcmp``' Instruction
5949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5950
5951 Syntax:
5952 """""""
5953
5954 ::
5955
5956       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5957
5958 Overview:
5959 """""""""
5960
5961 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5962 values based on comparison of its operands.
5963
5964 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5965 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5966
5967 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5968 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5969 compared.
5970
5971 Arguments:
5972 """"""""""
5973
5974 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5975 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5976 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5977
5978 #. ``false``: no comparison, always returns false
5979 #. ``oeq``: ordered and equal
5980 #. ``ogt``: ordered and greater than
5981 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5982 #. ``olt``: ordered and less than
5983 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5984 #. ``one``: ordered and not equal
5985 #. ``ord``: ordered (no nans)
5986 #. ``ueq``: unordered or equal
5987 #. ``ugt``: unordered or greater than
5988 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5989 #. ``ult``: unordered or less than
5990 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5991 #. ``une``: unordered or not equal
5992 #. ``uno``: unordered (either nans)
5993 #. ``true``: no comparison, always returns true
5994
5995 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5996 that either operand may be a QNAN.
5997
5998 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5999 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6000 type. They must have identical types.
6001
6002 Semantics:
6003 """"""""""
6004
6005 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6006 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6007 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6008 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6009
6010 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6011 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6012    is equal to ``op2``.
6013 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6014    is greater than ``op2``.
6015 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6016    is greater than or equal to ``op2``.
6017 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6018    is less than ``op2``.
6019 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6020    is less than or equal to ``op2``.
6021 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6022    is not equal to ``op2``.
6023 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6024 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6025    equal to ``op2``.
6026 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6027    greater than ``op2``.
6028 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6029    greater than or equal to ``op2``.
6030 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6031    less than ``op2``.
6032 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6033    less than or equal to ``op2``.
6034 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6035    not equal to ``op2``.
6036 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6037 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6038
6039 Example:
6040 """"""""
6041
6042 .. code-block:: llvm
6043
6044       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6045       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6046       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6047       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6048
6049 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6050 ``fcmp`` instruction.
6051
6052 .. _i_phi:
6053
6054 '``phi``' Instruction
6055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6056
6057 Syntax:
6058 """""""
6059
6060 ::
6061
6062       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6063
6064 Overview:
6065 """""""""
6066
6067 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6068 graph representing the function.
6069
6070 Arguments:
6071 """"""""""
6072
6073 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6074 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6075 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6076 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6077 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6078 label arguments.
6079
6080 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6081 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6082 block.
6083
6084 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6085 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6086 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6087 instruction's return value on the same edge).
6088
6089 Semantics:
6090 """"""""""
6091
6092 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6093 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6094 executed just prior to the current block.
6095
6096 Example:
6097 """"""""
6098
6099 .. code-block:: llvm
6100
6101     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6102       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6103       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6104       br label %Loop
6105
6106 .. _i_select:
6107
6108 '``select``' Instruction
6109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6110
6111 Syntax:
6112 """""""
6113
6114 ::
6115
6116       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6117
6118       selty is either i1 or {<N x i1>}
6119
6120 Overview:
6121 """""""""
6122
6123 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6124 condition, without branching.
6125
6126 Arguments:
6127 """"""""""
6128
6129 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6130 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6131 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6132 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6133 elements.
6134
6135 Semantics:
6136 """"""""""
6137
6138 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6139 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6140 argument.
6141
6142 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6143 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6144
6145 Example:
6146 """"""""
6147
6148 .. code-block:: llvm
6149
6150       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6151
6152 .. _i_call:
6153
6154 '``call``' Instruction
6155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6156
6157 Syntax:
6158 """""""
6159
6160 ::
6161
6162       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6163
6164 Overview:
6165 """""""""
6166
6167 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6168
6169 Arguments:
6170 """"""""""
6171
6172 This instruction requires several arguments:
6173
6174 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6175    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6176    be marked "tail" even if they do not occur before a
6177    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6178    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6179    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6180    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6181    automatic `sibling call
6182    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6183    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6184    when the following extra requirements are met:
6185
6186    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6187    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6188       uses value of call or is void).
6189    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6190       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6191    -  `Platform specific constraints are
6192       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6193
6194 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6195    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6196    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6197    calling convention of the call must match the calling convention of
6198    the target function, or else the behavior is undefined.
6199 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6200    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6201    are valid here.
6202 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6203    type of the return value. Functions that return no value are marked
6204    ``void``.
6205 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6206    being invoked. The argument types must match the types implied by
6207    this signature. This type can be omitted if the function is not
6208    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6209    function.
6210 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6211    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6212    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6213    to function value.
6214 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6215    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6216    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6217    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6218    extra arguments can be specified.
6219 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6220    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6221    attributes are valid here.
6222
6223 Semantics:
6224 """"""""""
6225
6226 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6227 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6228 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6229 flow continues with the instruction after the function call, and the
6230 return value of the function is bound to the result argument.
6231
6232 Example:
6233 """"""""
6234
6235 .. code-block:: llvm
6236
6237       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6238       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6239       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6240       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6241       call void %foo(i8 97 signext)
6242
6243       %struct.A = type { i32, i8 }
6244       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6245       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6246       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6247       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6248       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6249
6250 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6251 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6252 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6253 This is something we'd like to change in the future to provide better
6254 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6255
6256 .. _i_va_arg:
6257
6258 '``va_arg``' Instruction
6259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6260
6261 Syntax:
6262 """""""
6263
6264 ::
6265
6266       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6267
6268 Overview:
6269 """""""""
6270
6271 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6272 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6273 the ``va_arg`` macro in C.
6274
6275 Arguments:
6276 """"""""""
6277
6278 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6279 argument. It returns a value of the specified argument type and
6280 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6281 type of ``va_list`` is target specific.
6282
6283 Semantics:
6284 """"""""""
6285
6286 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6287 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6288 the next argument. For more information, see the variable argument
6289 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6290
6291 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6292 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6293 function.
6294
6295 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6296 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6302
6303 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6304 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6305 types on any target.
6306
6307 .. _i_landingpad:
6308
6309 '``landingpad``' Instruction
6310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6311
6312 Syntax:
6313 """""""
6314
6315 ::
6316
6317       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6318       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6319
6320       <clause> := catch <type> <value>
6321       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6322
6323 Overview:
6324 """""""""
6325
6326 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6327 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6328 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6329 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6330 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6331 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6332
6333 Arguments:
6334 """"""""""
6335
6336 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6337 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6338 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6339
6340 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6341 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6342 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6343 clause takes an array constant as its argument. Use
6344 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6345 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6346 the ``cleanup`` flag.
6347
6348 Semantics:
6349 """"""""""
6350
6351 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6352 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6353 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6354 calling conventions, how the personality function results are
6355 represented in LLVM IR is target specific.
6356
6357 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6358 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6359 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6360 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6361 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6362 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6363 unwinding continues further up the call stack.
6364
6365 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6366
6367 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6368    of an '``invoke``' instruction.
6369 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6370    first non-PHI instruction.
6371 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6372    pad block.
6373 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6374    '``landingpad``' instruction.
6375 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6376    personality function.
6377
6378 Example:
6379 """"""""
6380
6381 .. code-block:: llvm
6382
6383       ;; A landing pad which can catch an integer.
6384       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6385                catch i8** @_ZTIi
6386       ;; A landing pad that is a cleanup.
6387       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6388                cleanup
6389       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6390       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6391                catch i8** @_ZTIi
6392                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6393
6394 .. _intrinsics:
6395
6396 Intrinsic Functions
6397 ===================
6398
6399 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6400 have well known names and semantics and are required to follow certain
6401 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6402 for the LLVM language that does not require changing all of the
6403 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6404 reader/writer, the parser, etc...).
6405
6406 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6407 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6408 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6409 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6410 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6411 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6412 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6413 are added that they be documented here.
6414
6415 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6416 represents a family of functions that perform the same operation but on
6417 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6418 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6419 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6420 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6421 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6422 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6423 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6424 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6425 argument or the result.
6426
6427 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6428 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6429 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6430 whose type is matched against another type do not. For example, the
6431 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6432 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6433 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6434 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6435 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6436 type is matched against the return type, it does not require its own
6437 name suffix.
6438
6439 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6440 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6441
6442 .. _int_varargs:
6443
6444 Variable Argument Handling Intrinsics
6445 -------------------------------------
6446
6447 Variable argument support is defined in LLVM with the
6448 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6449 functions. These functions are related to the similarly named macros
6450 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6451
6452 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6453 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6454 does not define what this type is, so all transformations should be
6455 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6456
6457 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6458 variable argument handling intrinsic functions are used.
6459
6460 .. code-block:: llvm
6461
6462     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6463       ; Initialize variable argument processing
6464       %ap = alloca i8*
6465       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6466       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6467
6468       ; Read a single integer argument
6469       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6470
6471       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6472       %aq = alloca i8*
6473       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6474       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6475       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6476
6477       ; Stop processing of arguments.
6478       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6479       ret i32 %tmp
6480     }
6481
6482     declare void @llvm.va_start(i8*)
6483     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6484     declare void @llvm.va_end(i8*)
6485
6486 .. _int_va_start:
6487
6488 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6490
6491 Syntax:
6492 """""""
6493
6494 ::
6495
6496       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6497
6498 Overview:
6499 """""""""
6500
6501 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6502 subsequent use by ``va_arg``.
6503
6504 Arguments:
6505 """"""""""
6506
6507 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6508
6509 Semantics:
6510 """"""""""
6511
6512 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6513 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6514 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6515 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6516 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6517 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6518 that out.
6519
6520 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6522
6523 Syntax:
6524 """""""
6525
6526 ::
6527
6528       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6529
6530 Overview:
6531 """""""""
6532
6533 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6534 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6535
6536 Arguments:
6537 """"""""""
6538
6539 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6540
6541 Semantics:
6542 """"""""""
6543
6544 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6545 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6546 element to which the argument points. Calls to
6547 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6548 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6549 ``llvm.va_end``.
6550
6551 .. _int_va_copy:
6552
6553 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 ::
6560
6561       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6567 from the source argument list to the destination argument list.
6568
6569 Arguments:
6570 """"""""""
6571
6572 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6573 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6574
6575 Semantics:
6576 """"""""""
6577
6578 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6579 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6580 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6581 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6582 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6583
6584 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6585 --------------------------------------
6586
6587 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6588 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6589 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6590 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6591 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6592 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6593 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6594 details, see `Accurate Garbage Collection with
6595 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6596
6597 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6598 address space (address space zero).
6599
6600 .. _int_gcroot:
6601
6602 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6604
6605 Syntax:
6606 """""""
6607
6608 ::
6609
6610       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6611
6612 Overview:
6613 """""""""
6614
6615 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6616 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6617
6618 Arguments:
6619 """"""""""
6620
6621 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6622 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6623 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6624 root.
6625
6626 Semantics:
6627 """"""""""
6628
6629 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6630 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6631 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6632 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6633 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6634
6635 .. _int_gcread:
6636
6637 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6639
6640 Syntax:
6641 """""""
6642
6643 ::
6644
6645       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6646
6647 Overview:
6648 """""""""
6649
6650 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6651 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6652 barriers.
6653
6654 Arguments:
6655 """"""""""
6656
6657 The second argument is the address to read from, which should be an
6658 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6659 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6660 runtime (otherwise null).
6661
6662 Semantics:
6663 """"""""""
6664
6665 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6666 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6667 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6668 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6669 algorithm <gc>`.
6670
6671 .. _int_gcwrite:
6672
6673 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6675
6676 Syntax:
6677 """""""
6678
6679 ::
6680
6681       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6682
6683 Overview:
6684 """""""""
6685
6686 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6687 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6688 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6689
6690 Arguments:
6691 """"""""""
6692
6693 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6694 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6695 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6696 object, Obj may be null.
6697
6698 Semantics:
6699 """"""""""
6700
6701 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6702 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6703 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6704 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6705 algorithm <gc>`.
6706
6707 Code Generator Intrinsics
6708 -------------------------
6709
6710 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6711 may only be implemented with code generator support.
6712
6713 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6715
6716 Syntax:
6717 """""""
6718
6719 ::
6720
6721       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6722
6723 Overview:
6724 """""""""
6725
6726 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6727 target-specific value indicating the return address of the current
6728 function or one of its callers.
6729
6730 Arguments:
6731 """"""""""
6732
6733 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6734 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6735 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6736 value.
6737
6738 Semantics:
6739 """"""""""
6740
6741 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6742 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6743 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6744 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6745 used for debugging purposes.
6746
6747 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6748 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6749 of the obvious source-language caller.
6750
6751 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6753
6754 Syntax:
6755 """""""
6756
6757 ::
6758
6759       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6760
6761 Overview:
6762 """""""""
6763
6764 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6765 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6766
6767 Arguments:
6768 """"""""""
6769
6770 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6771 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6772 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6773 value.
6774
6775 Semantics:
6776 """"""""""
6777
6778 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6779 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6780 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6781 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6782 used for debugging purposes.
6783
6784 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6785 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6786 of the obvious source-language caller.
6787
6788 .. _int_stacksave:
6789
6790 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6792
6793 Syntax:
6794 """""""
6795
6796 ::
6797
6798       declare i8* @llvm.stacksave()
6799
6800 Overview:
6801 """""""""
6802
6803 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6804 of the function stack, for use with
6805 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6806 implementing language features like scoped automatic variable sized
6807 arrays in C99.
6808
6809 Semantics:
6810 """"""""""
6811
6812 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6813 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6814 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6815 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6816 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6817 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6818 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6819
6820 .. _int_stackrestore:
6821
6822 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6824
6825 Syntax:
6826 """""""
6827
6828 ::
6829
6830       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6831
6832 Overview:
6833 """""""""
6834
6835 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6836 the function stack to the state it was in when the corresponding
6837 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6838 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6839 sized arrays in C99.
6840
6841 Semantics:
6842 """"""""""
6843
6844 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6845
6846 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6848
6849 Syntax:
6850 """""""
6851
6852 ::
6853
6854       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6855
6856 Overview:
6857 """""""""
6858
6859 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6860 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6861 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6862 its performance characteristics.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6868 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6869 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6870 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6871 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6872 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6873 arguments must be constant integers.
6874
6875 Semantics:
6876 """"""""""
6877
6878 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6879 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6880 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6881 the processor cache for better performance.
6882
6883 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6885
6886 Syntax:
6887 """""""
6888
6889 ::
6890
6891       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6892
6893 Overview:
6894 """""""""
6895
6896 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6897 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6898 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6899 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6900 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6901 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6902 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6903 allow correlations of simulation runs.
6904
6905 Arguments:
6906 """"""""""
6907
6908 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6909
6910 Semantics:
6911 """"""""""
6912
6913 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6914 that do not support this intrinsic may ignore it.
6915
6916 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6918
6919 Syntax:
6920 """""""
6921
6922 ::
6923
6924       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6925
6926 Overview:
6927 """""""""
6928
6929 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6930 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6931 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6932 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6933 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6934 timings.
6935
6936 Semantics:
6937 """"""""""
6938
6939 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6940 memory. Implementations are allowed to either return a application
6941 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6942 is lowered to a constant 0.
6943
6944 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6945 running at and the host platform.
6946
6947 Standard C Library Intrinsics
6948 -----------------------------
6949
6950 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6951 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6952 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6953 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6954
6955 .. _int_memcpy:
6956
6957 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6959
6960 Syntax:
6961 """""""
6962
6963 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6964 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6965 support all bit widths however.
6966
6967 ::
6968
6969       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6970                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6971       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6972                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6973
6974 Overview:
6975 """""""""
6976
6977 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6978 source location to the destination location.
6979
6980 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6981 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6982 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6983
6984 Arguments:
6985 """"""""""
6986
6987 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6988 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6989 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6990 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6991 boolean indicating a volatile access.
6992
6993 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6994 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6995 are aligned to that boundary.
6996
6997 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6998 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6999 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7000
7001 Semantics:
7002 """"""""""
7003
7004 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7005 source location to the destination location, which are not allowed to
7006 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7007 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7008 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7009
7010 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7012
7013 Syntax:
7014 """""""
7015
7016 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7017 bit width and for different address space. Not all targets support all
7018 bit widths however.
7019
7020 ::
7021
7022       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7023                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7024       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7025                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7026
7027 Overview:
7028 """""""""
7029
7030 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7031 source location to the destination location. It is similar to the
7032 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7033 overlap.
7034
7035 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7036 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7037 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7038
7039 Arguments:
7040 """"""""""
7041
7042 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7043 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7044 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7045 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7046 boolean indicating a volatile access.
7047
7048 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7049 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7050 aligned to that boundary.
7051
7052 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7053 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7054 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7055
7056 Semantics:
7057 """"""""""
7058
7059 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7060 source location to the destination location, which may overlap. It
7061 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7062 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7063 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7064
7065 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7067
7068 Syntax:
7069 """""""
7070
7071 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7072 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7073 support all bit widths.
7074
7075 ::
7076
7077       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7078                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7079       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7080                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7081
7082 Overview:
7083 """""""""
7084
7085 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7086 particular byte value.
7087
7088 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7089 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7090 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7091
7092 Arguments:
7093 """"""""""
7094
7095 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7096 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7097 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7098 argument is the known alignment of the destination location.
7099
7100 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7101 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7102 that boundary.
7103
7104 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7105 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7106 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7107
7108 Semantics:
7109 """"""""""
7110
7111 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7112 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7113 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7114 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7115
7116 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7118
7119 Syntax:
7120 """""""
7121
7122 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7123 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7124 all types however.
7125
7126 ::
7127
7128       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7129       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7130       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7131       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7132       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7133
7134 Overview:
7135 """""""""
7136
7137 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7138 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7139 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7140 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7141 because there is no need to worry about errno being set).
7142 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7143
7144 Arguments:
7145 """"""""""
7146
7147 The argument and return value are floating point numbers of the same
7148 type.
7149
7150 Semantics:
7151 """"""""""
7152
7153 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7154 nonnegative floating point number.
7155
7156 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7158
7159 Syntax:
7160 """""""
7161
7162 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7163 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7164 all types however.
7165
7166 ::
7167
7168       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7169       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7170       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7171       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7172       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7173
7174 Overview:
7175 """""""""
7176
7177 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7178 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7179 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7180 used, the second argument remains a scalar integer value.
7181
7182 Arguments:
7183 """"""""""
7184
7185 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7186 raise to that power.
7187
7188 Semantics:
7189 """"""""""
7190
7191 This function returns the first value raised to the second power with an
7192 unspecified sequence of rounding operations.
7193
7194 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7196
7197 Syntax:
7198 """""""
7199
7200 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7201 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7202 all types however.
7203
7204 ::
7205
7206       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7207       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7208       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7209       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7210       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7211
7212 Overview:
7213 """""""""
7214
7215 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7216
7217 Arguments:
7218 """"""""""
7219
7220 The argument and return value are floating point numbers of the same
7221 type.
7222
7223 Semantics:
7224 """"""""""
7225
7226 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7227 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7228 conditions in the same way.
7229
7230 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7232
7233 Syntax:
7234 """""""
7235
7236 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7237 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7238 all types however.
7239
7240 ::
7241
7242       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7243       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7244       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7245       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7246       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7247
7248 Overview:
7249 """""""""
7250
7251 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7252
7253 Arguments:
7254 """"""""""
7255
7256 The argument and return value are floating point numbers of the same
7257 type.
7258
7259 Semantics:
7260 """"""""""
7261
7262 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7263 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7264 conditions in the same way.
7265
7266 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7268
7269 Syntax:
7270 """""""
7271
7272 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7273 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7274 all types however.
7275
7276 ::
7277
7278       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7279       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7280       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7281       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7282       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7283
7284 Overview:
7285 """""""""
7286
7287 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7288 specified (positive or negative) power.
7289
7290 Arguments:
7291 """"""""""
7292
7293 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7294 to raise to that power.
7295
7296 Semantics:
7297 """"""""""
7298
7299 This function returns the first value raised to the second power,
7300 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7301 handles error conditions in the same way.
7302
7303 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7305
7306 Syntax:
7307 """""""
7308
7309 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7310 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7311 all types however.
7312
7313 ::
7314
7315       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7316       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7317       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7318       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7319       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7320
7321 Overview:
7322 """""""""
7323
7324 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7325
7326 Arguments:
7327 """"""""""
7328
7329 The argument and return value are floating point numbers of the same
7330 type.
7331
7332 Semantics:
7333 """"""""""
7334
7335 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7336 would, and handles error conditions in the same way.
7337
7338 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7340
7341 Syntax:
7342 """""""
7343
7344 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7345 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7346 all types however.
7347
7348 ::
7349
7350       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7351       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7352       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7353       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7354       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7355
7356 Overview:
7357 """""""""
7358
7359 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7360
7361 Arguments:
7362 """"""""""
7363
7364 The argument and return value are floating point numbers of the same
7365 type.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7371 would, and handles error conditions in the same way.
7372
7373 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7375
7376 Syntax:
7377 """""""
7378
7379 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7380 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7381 all types however.
7382
7383 ::
7384
7385       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7386       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7387       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7388       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7389       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7390
7391 Overview:
7392 """""""""
7393
7394 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7395
7396 Arguments:
7397 """"""""""
7398
7399 The argument and return value are floating point numbers of the same
7400 type.
7401
7402 Semantics:
7403 """"""""""
7404
7405 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7406 would, and handles error conditions in the same way.
7407
7408 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7410
7411 Syntax:
7412 """""""
7413
7414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7415 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7416 all types however.
7417
7418 ::
7419
7420       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7421       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7422       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7423       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7424       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7425
7426 Overview:
7427 """""""""
7428
7429 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7430
7431 Arguments:
7432 """"""""""
7433
7434 The argument and return value are floating point numbers of the same
7435 type.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7441 would, and handles error conditions in the same way.
7442
7443 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7445
7446 Syntax:
7447 """""""
7448
7449 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7450 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7451 all types however.
7452
7453 ::
7454
7455       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7456       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7457       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7458       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7459       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7460
7461 Overview:
7462 """""""""
7463
7464 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7465
7466 Arguments:
7467 """"""""""
7468
7469 The argument and return value are floating point numbers of the same
7470 type.
7471
7472 Semantics:
7473 """"""""""
7474
7475 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7476 would, and handles error conditions in the same way.
7477
7478 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7480
7481 Syntax:
7482 """""""
7483
7484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7485 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7486 all types however.
7487
7488 ::
7489
7490       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7491       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7492       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7493       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7494       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7495
7496 Overview:
7497 """""""""
7498
7499 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7500 operation.
7501
7502 Arguments:
7503 """"""""""
7504
7505 The argument and return value are floating point numbers of the same
7506 type.
7507
7508 Semantics:
7509 """"""""""
7510
7511 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7512 would, and does not set errno.
7513
7514 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7516
7517 Syntax:
7518 """""""
7519
7520 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7521 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7522 all types however.
7523
7524 ::
7525
7526       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7527       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7528       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7529       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7530       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7531
7532 Overview:
7533 """""""""
7534
7535 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7536 operand.
7537
7538 Arguments:
7539 """"""""""
7540
7541 The argument and return value are floating point numbers of the same
7542 type.
7543
7544 Semantics:
7545 """"""""""
7546
7547 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7548 would, and handles error conditions in the same way.
7549
7550 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7552
7553 Syntax:
7554 """""""
7555
7556 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7557 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7558 all types however.
7559
7560 ::
7561
7562       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7563       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7564       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7565       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7566       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7567
7568 Overview:
7569 """""""""
7570
7571 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7572 first operand and the sign of the second operand.
7573
7574 Arguments:
7575 """"""""""
7576
7577 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7578 type.
7579
7580 Semantics:
7581 """"""""""
7582
7583 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7584 functions would, and handles error conditions in the same way.
7585
7586 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7588
7589 Syntax:
7590 """""""
7591
7592 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7593 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7594 all types however.
7595
7596 ::
7597
7598       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7599       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7600       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7601       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7602       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7603
7604 Overview:
7605 """""""""
7606
7607 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7608
7609 Arguments:
7610 """"""""""
7611
7612 The argument and return value are floating point numbers of the same
7613 type.
7614
7615 Semantics:
7616 """"""""""
7617
7618 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7619 would, and handles error conditions in the same way.
7620
7621 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7623
7624 Syntax:
7625 """""""
7626
7627 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7628 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7629 all types however.
7630
7631 ::
7632
7633       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7634       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7635       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7636       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7637       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7638
7639 Overview:
7640 """""""""
7641
7642 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7643
7644 Arguments:
7645 """"""""""
7646
7647 The argument and return value are floating point numbers of the same
7648 type.
7649
7650 Semantics:
7651 """"""""""
7652
7653 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7654 would, and handles error conditions in the same way.
7655
7656 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7658
7659 Syntax:
7660 """""""
7661
7662 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7663 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7664 all types however.
7665
7666 ::
7667
7668       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7669       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7670       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7671       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7672       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7673
7674 Overview:
7675 """""""""
7676
7677 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7678 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7679
7680 Arguments:
7681 """"""""""
7682
7683 The argument and return value are floating point numbers of the same
7684 type.
7685
7686 Semantics:
7687 """"""""""
7688
7689 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7690 would, and handles error conditions in the same way.
7691
7692 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7694
7695 Syntax:
7696 """""""
7697
7698 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7699 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7700 all types however.
7701
7702 ::
7703
7704       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7705       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7706       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7707       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7708       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7709
7710 Overview:
7711 """""""""
7712
7713 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7714 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7715 operand isn't an integer.
7716
7717 Arguments:
7718 """"""""""
7719
7720 The argument and return value are floating point numbers of the same
7721 type.
7722
7723 Semantics:
7724 """"""""""
7725
7726 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7727 would, and handles error conditions in the same way.
7728
7729 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7731
7732 Syntax:
7733 """""""
7734
7735 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7736 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7737 all types however.
7738
7739 ::
7740
7741       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7742       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7743       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7744       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7745       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7746
7747 Overview:
7748 """""""""
7749
7750 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7751 nearest integer.
7752
7753 Arguments:
7754 """"""""""
7755
7756 The argument and return value are floating point numbers of the same
7757 type.
7758
7759 Semantics:
7760 """"""""""
7761
7762 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7763 functions would, and handles error conditions in the same way.
7764
7765 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7767
7768 Syntax:
7769 """""""
7770
7771 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7772 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7773 all types however.
7774
7775 ::
7776
7777       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7778       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7779       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7780       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7781       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7782
7783 Overview:
7784 """""""""
7785
7786 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7787 nearest integer.
7788
7789 Arguments:
7790 """"""""""
7791
7792 The argument and return value are floating point numbers of the same
7793 type.
7794
7795 Semantics:
7796 """"""""""
7797
7798 This function returns the same values as the libm ``round``
7799 functions would, and handles error conditions in the same way.
7800
7801 Bit Manipulation Intrinsics
7802 ---------------------------
7803
7804 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7805 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7806
7807 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7809
7810 Syntax:
7811 """""""
7812
7813 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7814 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7815
7816 ::
7817
7818       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7819       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7820       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7821
7822 Overview:
7823 """""""""
7824
7825 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7826 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7827 These are useful for performing operations on data that is not in the
7828 target's native byte order.
7829
7830 Semantics:
7831 """"""""""
7832
7833 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7834 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7835 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7836 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7837 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7838 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7839 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7840 respectively).
7841
7842 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7844
7845 Syntax:
7846 """""""
7847
7848 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7849 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7850 support all bit widths or vector types, however.
7851
7852 ::
7853
7854       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7855       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7856       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7857       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7858       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7859       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7860
7861 Overview:
7862 """""""""
7863
7864 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7865 in a value.
7866
7867 Arguments:
7868 """"""""""
7869
7870 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7871 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7872 match the argument type.
7873
7874 Semantics:
7875 """"""""""
7876
7877 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7878 each element of a vector.
7879
7880 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7882
7883 Syntax:
7884 """""""
7885
7886 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7887 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7888 targets support all bit widths or vector types, however.
7889
7890 ::
7891
7892       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7893       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7894       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7895       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7896       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7897       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7898
7899 Overview:
7900 """""""""
7901
7902 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7903 leading zeros in a variable.
7904
7905 Arguments:
7906 """"""""""
7907
7908 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7909 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7910 type must match the first argument type.
7911
7912 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7913 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7914 defined result. Historically some architectures did not provide a
7915 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7916 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7917
7918 Semantics:
7919 """"""""""
7920
7921 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7922 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7923 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7924 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7925 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7926
7927 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7929
7930 Syntax:
7931 """""""
7932
7933 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7934 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7935 support all bit widths or vector types, however.
7936
7937 ::
7938
7939       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7940       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7941       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7942       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7943       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7944       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7945
7946 Overview:
7947 """""""""
7948
7949 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7950 trailing zeros.
7951
7952 Arguments:
7953 """"""""""
7954
7955 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7956 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7957 type must match the first argument type.
7958
7959 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7960 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7961 defined result. Historically some architectures did not provide a
7962 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7963 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7964
7965 Semantics:
7966 """"""""""
7967
7968 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7969 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7970 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7971 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7972 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7973
7974 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7975 -----------------------------------
7976
7977 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7978
7979 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7981
7982 Syntax:
7983 """""""
7984
7985 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7986 on any integer bit width.
7987
7988 ::
7989
7990       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7991       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7992       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7993
7994 Overview:
7995 """""""""
7996
7997 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7998 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7999 occurred during the signed summation.
8000
8001 Arguments:
8002 """"""""""
8003
8004 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8005 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8006 bit width. The second element of the result structure must be of type
8007 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8008 addition.
8009
8010 Semantics:
8011 """"""""""
8012
8013 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8014 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8015 first element of which is the signed summation, and the second element
8016 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8017 overflow.
8018
8019 Examples:
8020 """""""""
8021
8022 .. code-block:: llvm
8023
8024       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8025       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8026       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8027       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8028
8029 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8031
8032 Syntax:
8033 """""""
8034
8035 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8036 on any integer bit width.
8037
8038 ::
8039
8040       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8041       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8042       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8043
8044 Overview:
8045 """""""""
8046
8047 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8048 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8049 occurred during the unsigned summation.
8050
8051 Arguments:
8052 """"""""""
8053
8054 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8055 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8056 bit width. The second element of the result structure must be of type
8057 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8058 addition.
8059
8060 Semantics:
8061 """"""""""
8062
8063 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8064 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8065 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8066 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8067
8068 Examples:
8069 """""""""
8070
8071 .. code-block:: llvm
8072
8073       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8074       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8075       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8076       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8077
8078 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8080
8081 Syntax:
8082 """""""
8083
8084 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8085 on any integer bit width.
8086
8087 ::
8088
8089       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8090       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8091       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8092
8093 Overview:
8094 """""""""
8095
8096 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8097 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8098 overflow occurred during the signed subtraction.
8099
8100 Arguments:
8101 """"""""""
8102
8103 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8104 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8105 bit width. The second element of the result structure must be of type
8106 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8107 subtraction.
8108
8109 Semantics:
8110 """"""""""
8111
8112 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8113 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8114 first element of which is the subtraction, and the second element of
8115 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8116 overflow.
8117
8118 Examples:
8119 """""""""
8120
8121 .. code-block:: llvm
8122
8123       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8124       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8125       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8126       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8127
8128 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8130
8131 Syntax:
8132 """""""
8133
8134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8135 on any integer bit width.
8136
8137 ::
8138
8139       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8140       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8141       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8142
8143 Overview:
8144 """""""""
8145
8146 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8147 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8148 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8149
8150 Arguments:
8151 """"""""""
8152
8153 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8154 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8155 bit width. The second element of the result structure must be of type
8156 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8157 subtraction.
8158
8159 Semantics:
8160 """"""""""
8161
8162 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8163 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8164 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8165 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8166 overflow.
8167
8168 Examples:
8169 """""""""
8170
8171 .. code-block:: llvm
8172
8173       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8174       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8175       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8176       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8177
8178 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8180
8181 Syntax:
8182 """""""
8183
8184 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8185 on any integer bit width.
8186
8187 ::
8188
8189       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8190       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8191       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8192
8193 Overview:
8194 """""""""
8195
8196 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8197 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8198 overflow occurred during the signed multiplication.
8199
8200 Arguments:
8201 """"""""""
8202
8203 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8204 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8205 bit width. The second element of the result structure must be of type
8206 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8207 multiplication.
8208
8209 Semantics:
8210 """"""""""
8211
8212 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8213 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8214 the first element of which is the multiplication, and the second element
8215 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8216 overflow.
8217
8218 Examples:
8219 """""""""
8220
8221 .. code-block:: llvm
8222
8223       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8224       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8225       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8226       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8227
8228 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8230
8231 Syntax:
8232 """""""
8233
8234 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8235 on any integer bit width.
8236
8237 ::
8238
8239       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8240       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8241       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8242
8243 Overview:
8244 """""""""
8245
8246 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8247 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8248 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8249
8250 Arguments:
8251 """"""""""
8252
8253 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8254 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8255 bit width. The second element of the result structure must be of type
8256 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8257 multiplication.
8258
8259 Semantics:
8260 """"""""""
8261
8262 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8263 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8264 the first element of which is the multiplication, and the second
8265 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8266 resulted in an overflow.
8267
8268 Examples:
8269 """""""""
8270
8271 .. code-block:: llvm
8272
8273       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8274       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8275       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8276       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8277
8278 Specialised Arithmetic Intrinsics
8279 ---------------------------------
8280
8281 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 ::
8288
8289       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8290       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8291
8292 Overview:
8293 """""""""
8294
8295 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8296 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8297 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8298 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8299 and add instructions.
8300
8301 Arguments:
8302 """"""""""
8303
8304 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8305 multiplicands, a and b, and an addend c.
8306
8307 Semantics:
8308 """"""""""
8309
8310 The expression:
8311
8312 ::
8313
8314       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8315
8316 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8317 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8318 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8319 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8320 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8321 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8322
8323 Examples:
8324 """""""""
8325
8326 .. code-block:: llvm
8327
8328       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8329
8330 Half Precision Floating Point Intrinsics
8331 ----------------------------------------
8332
8333 For most target platforms, half precision floating point is a
8334 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8335 but does not support computation in the format.
8336
8337 This means that code must first load the half-precision floating point
8338 value as an i16, then convert it to float with
8339 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8340 then be performed on the float value (including extending to double
8341 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8342 if needed, then converted to i16 with
8343 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8344 i16 value.
8345
8346 .. _int_convert_to_fp16:
8347
8348 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8350
8351 Syntax:
8352 """""""
8353
8354 ::
8355
8356       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8357
8358 Overview:
8359 """""""""
8360
8361 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8362 from single precision floating point format to half precision floating
8363 point format.
8364
8365 Arguments:
8366 """"""""""
8367
8368 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8369 converted.
8370
8371 Semantics:
8372 """"""""""
8373
8374 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8375 from single precision floating point format to half precision floating
8376 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8377 converted number.
8378
8379 Examples:
8380 """""""""
8381
8382 .. code-block:: llvm
8383
8384       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8385       store i16 %res, i16* @x, align 2
8386
8387 .. _int_convert_from_fp16:
8388
8389 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8391
8392 Syntax:
8393 """""""
8394
8395 ::
8396
8397       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8398
8399 Overview:
8400 """""""""
8401
8402 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8403 conversion from half precision floating point format to single precision
8404 floating point format.
8405
8406 Arguments:
8407 """"""""""
8408
8409 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8410 converted.
8411
8412 Semantics:
8413 """"""""""
8414
8415 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8416 conversion from half single precision floating point format to single
8417 precision floating point format. The input half-float value is
8418 represented by an ``i16`` value.
8419
8420 Examples:
8421 """""""""
8422
8423 .. code-block:: llvm
8424
8425       %a = load i16* @x, align 2
8426       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8427
8428 Debugger Intrinsics
8429 -------------------
8430
8431 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8432 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8433 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8434 document.
8435
8436 Exception Handling Intrinsics
8437 -----------------------------
8438
8439 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8440 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8441 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8442
8443 .. _int_trampoline:
8444
8445 Trampoline Intrinsics
8446 ---------------------
8447
8448 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8449 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8450 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8451 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8452 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8453 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8454 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8455 extension.
8456
8457 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8458 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8459 It can be created as follows:
8460
8461 .. code-block:: llvm
8462
8463       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8464       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8465       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8466       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8467       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8468
8469 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8470 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8471
8472 .. _int_it:
8473
8474 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8476
8477 Syntax:
8478 """""""
8479
8480 ::
8481
8482       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8483
8484 Overview:
8485 """""""""
8486
8487 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8488 turning it into a trampoline.
8489
8490 Arguments:
8491 """"""""""
8492
8493 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8494 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8495 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8496 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8497 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8498 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8499 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8500 bitcast to an ``i8*``.
8501
8502 Semantics:
8503 """"""""""
8504
8505 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8506 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8507 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8508 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8509 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8510 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8511 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8512 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8513 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8514 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8515 modified, then the effect of any later call to the returned function
8516 pointer is undefined.
8517
8518 .. _int_at:
8519
8520 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8522
8523 Syntax:
8524 """""""
8525
8526 ::
8527
8528       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8529
8530 Overview:
8531 """""""""
8532
8533 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8534 a trampoline (passed as ``tramp``).
8535
8536 Arguments:
8537 """"""""""
8538
8539 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8540 code filled in by a previous call to
8541 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8542
8543 Semantics:
8544 """"""""""
8545
8546 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8547 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8548 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8549 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8550 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8551
8552 Memory Use Markers
8553 ------------------
8554
8555 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8556 memory objects and ranges where variables are immutable.
8557
8558 .. _int_lifestart:
8559
8560 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8562
8563 Syntax:
8564 """""""
8565
8566 ::
8567
8568       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8569
8570 Overview:
8571 """""""""
8572
8573 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8574 object's lifetime.
8575
8576 Arguments:
8577 """"""""""
8578
8579 The first argument is a constant integer representing the size of the
8580 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8581 to the object.
8582
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8585
8586 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8587 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8588 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8589 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8590
8591 .. _int_lifeend:
8592
8593 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8595
8596 Syntax:
8597 """""""
8598
8599 ::
8600
8601       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8602
8603 Overview:
8604 """""""""
8605
8606 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8607 object's lifetime.
8608
8609 Arguments:
8610 """"""""""
8611
8612 The first argument is a constant integer representing the size of the
8613 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8614 to the object.
8615
8616 Semantics:
8617 """"""""""
8618
8619 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8620 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8621 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8622 object following this intrinsic may be removed as dead.
8623
8624 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8626
8627 Syntax:
8628 """""""
8629
8630 ::
8631
8632       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8633
8634 Overview:
8635 """""""""
8636
8637 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8638 a memory object will not change.
8639
8640 Arguments:
8641 """"""""""
8642
8643 The first argument is a constant integer representing the size of the
8644 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8645 to the object.
8646
8647 Semantics:
8648 """"""""""
8649
8650 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8651 the return value, the referenced memory location is constant and
8652 unchanging.
8653
8654 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8656
8657 Syntax:
8658 """""""
8659
8660 ::
8661
8662       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8663
8664 Overview:
8665 """""""""
8666
8667 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8668 memory object are mutable.
8669
8670 Arguments:
8671 """"""""""
8672
8673 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8674 The second argument is a constant integer representing the size of the
8675 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8676 pointer to the object.
8677
8678 Semantics:
8679 """"""""""
8680
8681 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8682
8683 General Intrinsics
8684 ------------------
8685
8686 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8687 purpose.
8688
8689 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8691
8692 Syntax:
8693 """""""
8694
8695 ::
8696
8697       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8703
8704 Arguments:
8705 """"""""""
8706
8707 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8708 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8709 source file name, and the last argument is the line number.
8710
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8713
8714 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8715 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8716 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8717 ignored by code generation and optimization.
8718
8719 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8721
8722 Syntax:
8723 """""""
8724
8725 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8726 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8727 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8728 '``0``'.
8729
8730 ::
8731
8732       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8733       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8734       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8735       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8736       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8737
8738 Overview:
8739 """""""""
8740
8741 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8742
8743 Arguments:
8744 """"""""""
8745
8746 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8747 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8748 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8749 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8750
8751 Semantics:
8752 """"""""""
8753
8754 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8755 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8756 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8757 generation and optimization.
8758
8759 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8761
8762 Syntax:
8763 """""""
8764
8765 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8766 any integer bit width.
8767
8768 ::
8769
8770       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8771       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8772       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8773       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8774       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8775
8776 Overview:
8777 """""""""
8778
8779 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8780
8781 Arguments:
8782 """"""""""
8783
8784 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8785 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8786 global string which is the source file name, and the last argument is
8787 the line number. It returns the value of the first argument.
8788
8789 Semantics:
8790 """"""""""
8791
8792 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8793 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8794 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8795 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8796
8797 '``llvm.trap``' Intrinsic
8798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8799
8800 Syntax:
8801 """""""
8802
8803 ::
8804
8805       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8806
8807 Overview:
8808 """""""""
8809
8810 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8811
8812 Arguments:
8813 """"""""""
8814
8815 None.
8816
8817 Semantics:
8818 """"""""""
8819
8820 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8821 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8822 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8823
8824 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8826
8827 Syntax:
8828 """""""
8829
8830 ::
8831
8832       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8833
8834 Overview:
8835 """""""""
8836
8837 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8838
8839 Arguments:
8840 """"""""""
8841
8842 None.
8843
8844 Semantics:
8845 """"""""""
8846
8847 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8848 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8849 debugger.
8850
8851 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8853
8854 Syntax:
8855 """""""
8856
8857 ::
8858
8859       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8860
8861 Overview:
8862 """""""""
8863
8864 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8865 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8866 is placed on the stack before local variables.
8867
8868 Arguments:
8869 """"""""""
8870
8871 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8872 The first argument is the value loaded from the stack guard
8873 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8874 enough space to hold the value of the guard.
8875
8876 Semantics:
8877 """"""""""
8878
8879 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8880 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8881 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8882 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8883 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8884 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8885 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8886
8887 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8889
8890 Syntax:
8891 """""""
8892
8893 ::
8894
8895       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8896
8897 Overview:
8898 """""""""
8899
8900 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8901 created stack protector and if they are not equal calls the
8902 ``__stack_chk_fail()`` function.
8903
8904 Arguments:
8905 """"""""""
8906
8907 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8908 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8909
8910 Semantics:
8911 """"""""""
8912
8913 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8914 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8915 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8916
8917 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8918 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8919 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8920 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8921 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8922 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8923 codegen after the tail call decision has occurred.
8924
8925 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8927
8928 Syntax:
8929 """""""
8930
8931 ::
8932
8933       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8934       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8935
8936 Overview:
8937 """""""""
8938
8939 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8940 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8941 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8942 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8943 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8944 other object.
8945
8946 Arguments:
8947 """"""""""
8948
8949 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8950 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8951 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8952 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8953 only accepts constants.
8954
8955 Semantics:
8956 """"""""""
8957
8958 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8959 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8960 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8961 on the ``min`` argument).
8962
8963 '``llvm.expect``' Intrinsic
8964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8965
8966 Syntax:
8967 """""""
8968
8969 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
8970 integer bit width.
8971
8972 ::
8973
8974       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
8975       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8976       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8977
8978 Overview:
8979 """""""""
8980
8981 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8982 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8983
8984 Arguments:
8985 """"""""""
8986
8987 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8988 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8989 constant value, variables are not allowed.
8990
8991 Semantics:
8992 """"""""""
8993
8994 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8995
8996 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8998
8999 Syntax:
9000 """""""
9001
9002 ::
9003
9004       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9005
9006 Overview:
9007 """""""""
9008
9009 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9010 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9011
9012 Arguments:
9013 """"""""""
9014
9015 None.
9016
9017 Semantics:
9018 """"""""""
9019
9020 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9021 by codegen.
9022
9023 Stack Map Intrinsics
9024 --------------------
9025
9026 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9027 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9028 are described in :doc:`StackMaps`.