Added new Global Variable marker ``externally_initialized'' to LangRef.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 By default, LLVM optimizes global initializers by assuming that global
505 variables defined within the module are not modified from their
506 initial values before the start of the global initializer.  This is
507 true even for variables potentially accessible from outside the
508 module, including those with external linkage or appearing in
509 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
510 variable with ``externally_initialized``.
511
512 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
513 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
514 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
515 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
516 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
517 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
518 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
519 assume that the globals are densely packed in their section and try to
520 iterate over them as an array, alignment padding would break this
521 iteration.
522
523 For example, the following defines a global in a numbered address space
524 with an initializer, section, and alignment:
525
526 .. code-block:: llvm
527
528     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
529
530 The following example defines a thread-local global with the
531 ``initialexec`` TLS model:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
536
537 .. _functionstructure:
538
539 Functions
540 ---------
541
542 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
543 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
544 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
545 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
546 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
547 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
548 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
549 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
550 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
551 and a closing curly brace.
552
553 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
554 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
555 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
556 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
557 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
558 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
559 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
560
561 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
562 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
563 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
564 contains a list of instructions, and ends with a
565 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
566 return).
567
568 The first basic block in a function is special in two ways: it is
569 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
570 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
571 the entry block of a function). Because the block can have no
572 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
573
574 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
575 target supports it, it will emit functions to the section specified.
576
577 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
578 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
579 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
580 is specified, the function is forced to have at least that much
581 alignment. All alignments must be a power of 2.
582
583 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
584 be significant and two identical functions can be merged.
585
586 Syntax::
587
588     define [linkage] [visibility]
589            [cconv] [ret attrs]
590            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
591            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
592            [gc] { ... }
593
594 Aliases
595 -------
596
597 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
598 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
599 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
600 :ref:`visibility style <visibility>`.
601
602 Syntax::
603
604     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
605
606 .. _namedmetadatastructure:
607
608 Named Metadata
609 --------------
610
611 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
612 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
613 operands for a named metadata.
614
615 Syntax::
616
617     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
618     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
619     !1 = metadata !{metadata !"one"}
620     !2 = metadata !{metadata !"two"}
621     ; A named metadata.
622     !name = !{!0, !1, !2}
623
624 .. _paramattrs:
625
626 Parameter Attributes
627 --------------------
628
629 The return type and each parameter of a function type may have a set of
630 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
631 used to communicate additional information about the result or
632 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
633 of the function, not of the function type, so functions with different
634 parameter attributes can have the same function type.
635
636 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
637 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
638 For example:
639
640 .. code-block:: llvm
641
642     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
643     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
644     declare signext i8 @returns_signed_char()
645
646 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
647 ``readonly``) come immediately after the argument list.
648
649 Currently, only the following parameter attributes are defined:
650
651 ``zeroext``
652     This indicates to the code generator that the parameter or return
653     value should be zero-extended to the extent required by the target's
654     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
655     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
656 ``signext``
657     This indicates to the code generator that the parameter or return
658     value should be sign-extended to the extent required by the target's
659     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
660     the callee (for a return value).
661 ``inreg``
662     This indicates that this parameter or return value should be treated
663     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
664     a function call or return (usually, by putting it in a register as
665     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
666     two different kinds of registers). Use of this attribute is
667     target-specific.
668 ``byval``
669     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
670     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
671     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
672     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
673     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
674     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
675     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
676     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
677     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
678     values.
679
680     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
681     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
682     form and the known alignment of the pointer specified to the call
683     site. If the alignment is not specified, then the code generator
684     makes a target-specific assumption.
685
686 ``sret``
687     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
688     structure that is the return value of the function in the source
689     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
690     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
691     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
692     the first parameter. This is not a valid attribute for return
693     values.
694 ``noalias``
695     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
696     the argument or return value do not alias pointer values which are
697     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
698     call to the parent function, dependencies between memory references
699     from before or after the call and from those during the call are
700     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
701     value used in that call. The caller shares the responsibility with
702     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
703     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
704     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
705
706     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
707     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
708     though it is slightly weaker.
709
710     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
711     while LLVM's ``noalias`` is.
712 ``nocapture``
713     This indicates that the callee does not make any copies of the
714     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
715     attribute for return values.
716
717 .. _nest:
718
719 ``nest``
720     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
721     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
722     attribute for return values.
723
724 .. _gc:
725
726 Garbage Collector Names
727 -----------------------
728
729 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
730 string:
731
732 .. code-block:: llvm
733
734     define void @f() gc "name" { ... }
735
736 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
737 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
738 support the named garbage collection algorithm.
739
740 .. _fnattrs:
741
742 Function Attributes
743 -------------------
744
745 Function attributes are set to communicate additional information about
746 a function. Function attributes are considered to be part of the
747 function, not of the function type, so functions with different function
748 attributes can have the same function type.
749
750 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
751 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
752 example:
753
754 .. code-block:: llvm
755
756     define void @f() noinline { ... }
757     define void @f() alwaysinline { ... }
758     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
759     define void @f() optsize { ... }
760
761 ``address_safety``
762     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
763     for this function.
764 ``alignstack(<n>)``
765     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
766     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
767     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
768     parentheses.
769 ``alwaysinline``
770     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
771     this function into callers whenever possible, ignoring any active
772     inlining size threshold for this caller.
773 ``nonlazybind``
774     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
775     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
776     startup time if the function is not called during program startup.
777 ``inlinehint``
778     This attribute indicates that the source code contained a hint that
779     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
780     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
781     inliner.
782 ``naked``
783     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
784     function. This can have very system-specific consequences.
785 ``noimplicitfloat``
786     This attributes disables implicit floating point instructions.
787 ``noinline``
788     This attribute indicates that the inliner should never inline this
789     function in any situation. This attribute may not be used together
790     with the ``alwaysinline`` attribute.
791 ``noredzone``
792     This attribute indicates that the code generator should not use a
793     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
794 ``noreturn``
795     This function attribute indicates that the function never returns
796     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
797     function ever does dynamically return.
798 ``nounwind``
799     This function attribute indicates that the function never returns
800     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
801     unwind, its runtime behavior is undefined.
802 ``optsize``
803     This attribute suggests that optimization passes and code generator
804     passes make choices that keep the code size of this function low,
805     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
806 ``readnone``
807     This attribute indicates that the function computes its result (or
808     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
809     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
810     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It does not write through any pointer arguments
812     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
813     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
814     the ``C++`` exception throwing methods.
815 ``readonly``
816     This attribute indicates that the function does not write through
817     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
818     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
819     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
820     state that may be set in the caller. A readonly function always
821     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
822     called with the same set of arguments and global state. It cannot
823     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
824     methods.
825 ``returns_twice``
826     This attribute indicates that this function can return twice. The C
827     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
828     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
829     functions.
830 ``ssp``
831     This attribute indicates that the function should emit a stack
832     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
833     placed on the stack before the local variables that's checked upon
834     return from the function to see if it has been overwritten. A
835     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
836     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
837
838     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
839     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
840     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
841       ``ssp-buffer-size``.
842
843     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
844     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
845     function will have an ``ssp`` attribute.
846 ``sspreq``
847     This attribute indicates that the function should *always* emit a
848     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
849     attribute.
850
851     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
852     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
853     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
854     an ``sspreq`` attribute.
855 ``sspstrong``
856     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
857     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
858     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
859     will enable protectors for functions with:
860
861     - Arrays of any size and type
862     - Aggregates containing an array of any size and type.
863     - Calls to alloca().
864     - Local variables that have had their address taken.
865
866     This overrides the ``ssp`` function attribute.
867
868     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
869     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
870     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
871 ``uwtable``
872     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
873     an unwind table entry be produce for this function even if we can
874     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
875     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
876     units.
877 ``noduplicate``
878     This attribute indicates that calls to the function cannot be
879     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
880     within its parent function, but may not be duplicated within
881     its parent function.
882
883     A function containing a ``noduplicate`` call may still
884     be an inlining candidate, provided that the call is not
885     duplicated by inlining. That implies that the function has
886     internal linkage and only has one call site, so the original
887     call is dead after inlining.
888
889 .. _moduleasm:
890
891 Module-Level Inline Assembly
892 ----------------------------
893
894 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
895 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
896 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
897 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
898
899 .. code-block:: llvm
900
901     module asm "inline asm code goes here"
902     module asm "more can go here"
903
904 The strings can contain any character by escaping non-printable
905 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
906 two digit hex code for the number.
907
908 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
909 assembly code is generated.
910
911 Data Layout
912 -----------
913
914 A module may specify a target specific data layout string that specifies
915 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
916 simply:
917
918 .. code-block:: llvm
919
920     target datalayout = "layout specification"
921
922 The *layout specification* consists of a list of specifications
923 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
924 with a letter and may include other information after the letter to
925 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
926 as follows:
927
928 ``E``
929     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
930     the bits with the most significance have the lowest address
931     location.
932 ``e``
933     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
934     is, the bits with the least significance have the lowest address
935     location.
936 ``S<size>``
937     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
938     promotion of stack variables is limited to the natural stack
939     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
940     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
941     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
942     alignment promotions.
943 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
944     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
945     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
946     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
947     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
948     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
949     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
950 ``i<size>:<abi>:<pref>``
951     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
952     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
953 ``v<size>:<abi>:<pref>``
954     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
955     ``<size>``.
956 ``f<size>:<abi>:<pref>``
957     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
958     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
959     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
960     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
961     targets.
962 ``a<size>:<abi>:<pref>``
963     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
964     ``<size>``.
965 ``s<size>:<abi>:<pref>``
966     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
967     ``<size>``.
968 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
969     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
970     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
971     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
972     this set are considered to support most general arithmetic operations
973     efficiently.
974
975 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
976 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
977 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
978 specifications are given in this list:
979
980 -  ``E`` - big endian
981 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
982 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
983 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
984 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
985 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
986 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
987 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
988    alignment of 64-bits
989 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
990 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
991 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
992 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
993 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
994 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
995 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
996
997 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
998 following rules:
999
1000 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1001    that specification is used.
1002 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1003    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1004    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1005    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1006    given the default specifications above, the i7 type will use the
1007    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1008    alignment of i64 (largest specified).
1009 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1010    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1011    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1012    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1013
1014 The function of the data layout string may not be what you expect.
1015 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1016 the code generator should use.
1017
1018 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1019 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1020 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1021 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1022 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1023 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1024 that require precise layout information, but this also prevents those
1025 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1026
1027 .. _pointeraliasing:
1028
1029 Pointer Aliasing Rules
1030 ----------------------
1031
1032 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1033 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1034 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1035 to the following rules:
1036
1037 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1038    value it is *based* on.
1039 -  An address of a global variable is associated with the address range
1040    of the variable's storage.
1041 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1042    address range of the allocated storage.
1043 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1044    address.
1045 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1046    a function not defined within LLVM may be associated with address
1047    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1048    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1049    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1050
1051 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1052 following rules:
1053
1054 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1055    on the first operand of the ``getelementptr``.
1056 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1057    ``bitcast``.
1058 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1059    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1060    the pointer's value.
1061 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1062
1063 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1064 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1065
1066 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1067 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1068 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1069 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1070 alignment of the store.
1071
1072 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1073 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1074 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1075 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1076 alias analysis.
1077
1078 .. _volatile:
1079
1080 Volatile Memory Accesses
1081 ------------------------
1082
1083 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1084 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1085 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1086 volatile operations or change their order of execution relative to other
1087 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1088 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1089 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1090
1091 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1092 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1093 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1094 target-legal volatile load/store instructions.
1095
1096 .. admonition:: Rationale
1097
1098  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1099  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1100  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1101  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1102  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1103  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1104  do not violate the frontend's contract with the language.
1105
1106 .. _memmodel:
1107
1108 Memory Model for Concurrent Operations
1109 --------------------------------------
1110
1111 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1112 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1113 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1114 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1115
1116 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1117
1118 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1119 that
1120
1121 -  Is a superset of single-thread program order, and
1122 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1123    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1124    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1125    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1126    Constraints <ordering>`).
1127
1128 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1129 between a thread and signals executing inside that thread.
1130
1131 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1132 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1133 (defined) write operations (store instructions, atomic
1134 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1135 section, initialized globals are considered to have a write of the
1136 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1137 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1138 may see any write to the same byte, except:
1139
1140 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1141    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1142    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1143 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1144    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1145
1146 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1147
1148 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1149    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1150    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1151    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1152    synchronization.)
1153 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1154    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1155 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1156    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1157 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1158    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1159    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1160    constraints on how the choice is made.
1161 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1162
1163 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1164 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1165 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1166 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1167 than one instruction to read the series of bytes.
1168
1169 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1170 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1171 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1172 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1173 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1174 from an address, introducing a store can change a load that may see
1175 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1176
1177 .. _ordering:
1178
1179 Atomic Memory Ordering Constraints
1180 ----------------------------------
1181
1182 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1183 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1184 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1185 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1186 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1187 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1188 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1189 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1190 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1191 differently since they don't take an address. See that instruction's
1192 documentation for details.
1193
1194 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1195 :doc:`Atomics`.
1196
1197 ``unordered``
1198     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1199     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1200     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1201     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1202     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1203     to make them atomic in any interesting way.
1204 ``monotonic``
1205     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1206     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1207     address. All modification orders must be compatible with the
1208     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1209     orders can be combined to a global total order for the whole program
1210     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1211     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1212     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1213     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1214     happens before another atomic read of the same address, the later
1215     read must see the same value or a later value in the address's
1216     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1217     stronger) operations on the same address. If an address is written
1218     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1219     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1220     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1221     ``memory_order_relaxed``.
1222 ``acquire``
1223     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1224     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1225     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1226 ``release``
1227     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1228     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1229     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1230     complete description; see the C++0x definition of a release
1231     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1232     ``memory_order_release``.
1233 ``acq_rel`` (acquire+release)
1234     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1235     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1236 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1237     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1238     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1239     writes), there is a global total order on all
1240     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1241     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1242     modification orders of all the affected addresses. Each
1243     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1244     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1245     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1246
1247 .. _singlethread:
1248
1249 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1250 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1251 other operations running in the same thread (for example, in signal
1252 handlers).
1253
1254 .. _fastmath:
1255
1256 Fast-Math Flags
1257 ---------------
1258
1259 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1260 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1261 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1262 otherwise unsafe floating point operations
1263
1264 ``nnan``
1265    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1266    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1267    NaNs, but the value of the result is undefined.
1268
1269 ``ninf``
1270    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1271    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1272    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1273
1274 ``nsz``
1275    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1276    argument or result as insignificant.
1277
1278 ``arcp``
1279    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1280    argument rather than perform division.
1281
1282 ``fast``
1283    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1284    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1285    flag implies all the others.
1286
1287 .. _typesystem:
1288
1289 Type System
1290 ===========
1291
1292 The LLVM type system is one of the most important features of the
1293 intermediate representation. Being typed enables a number of
1294 optimizations to be performed on the intermediate representation
1295 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1296 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1297 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1298 not feasible to perform on normal three address code representations.
1299
1300 Type Classifications
1301 --------------------
1302
1303 The types fall into a few useful classifications:
1304
1305
1306 .. list-table::
1307    :header-rows: 1
1308
1309    * - Classification
1310      - Types
1311
1312    * - :ref:`integer <t_integer>`
1313      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1314        ``i64``, ...
1315
1316    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1317      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1318        ``ppc_fp128``
1319
1320
1321    * - first class
1322
1323        .. _t_firstclass:
1324
1325      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1326        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1327        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1328        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1329
1330    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1331      - :ref:`label <t_label>`,
1332        :ref:`void <t_void>`,
1333        :ref:`integer <t_integer>`,
1334        :ref:`floating point <t_floating>`,
1335        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1336        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1337
1338    * - :ref:`derived <t_derived>`
1339      - :ref:`array <t_array>`,
1340        :ref:`function <t_function>`,
1341        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1342        :ref:`structure <t_struct>`,
1343        :ref:`vector <t_vector>`,
1344        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1345
1346 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1347 Values of these types are the only ones which can be produced by
1348 instructions.
1349
1350 .. _t_primitive:
1351
1352 Primitive Types
1353 ---------------
1354
1355 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1356 system.
1357
1358 .. _t_integer:
1359
1360 Integer Type
1361 ^^^^^^^^^^^^
1362
1363 Overview:
1364 """""""""
1365
1366 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1367 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1368 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1369
1370 Syntax:
1371 """""""
1372
1373 ::
1374
1375       iN
1376
1377 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1378 value.
1379
1380 Examples:
1381 """""""""
1382
1383 +----------------+------------------------------------------------+
1384 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1385 +----------------+------------------------------------------------+
1386 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1387 +----------------+------------------------------------------------+
1388 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1389 +----------------+------------------------------------------------+
1390
1391 .. _t_floating:
1392
1393 Floating Point Types
1394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1395
1396 .. list-table::
1397    :header-rows: 1
1398
1399    * - Type
1400      - Description
1401
1402    * - ``half``
1403      - 16-bit floating point value
1404
1405    * - ``float``
1406      - 32-bit floating point value
1407
1408    * - ``double``
1409      - 64-bit floating point value
1410
1411    * - ``fp128``
1412      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1413
1414    * - ``x86_fp80``
1415      -  80-bit floating point value (X87)
1416
1417    * - ``ppc_fp128``
1418      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1419
1420 .. _t_x86mmx:
1421
1422 X86mmx Type
1423 ^^^^^^^^^^^
1424
1425 Overview:
1426 """""""""
1427
1428 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1429 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1430 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1431 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1432 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1433 of this type.
1434
1435 Syntax:
1436 """""""
1437
1438 ::
1439
1440       x86mmx
1441
1442 .. _t_void:
1443
1444 Void Type
1445 ^^^^^^^^^
1446
1447 Overview:
1448 """""""""
1449
1450 The void type does not represent any value and has no size.
1451
1452 Syntax:
1453 """""""
1454
1455 ::
1456
1457       void
1458
1459 .. _t_label:
1460
1461 Label Type
1462 ^^^^^^^^^^
1463
1464 Overview:
1465 """""""""
1466
1467 The label type represents code labels.
1468
1469 Syntax:
1470 """""""
1471
1472 ::
1473
1474       label
1475
1476 .. _t_metadata:
1477
1478 Metadata Type
1479 ^^^^^^^^^^^^^
1480
1481 Overview:
1482 """""""""
1483
1484 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1485 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1486
1487 Syntax:
1488 """""""
1489
1490 ::
1491
1492       metadata
1493
1494 .. _t_derived:
1495
1496 Derived Types
1497 -------------
1498
1499 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1500 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1501 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1502 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1503 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1504 as the element type of another array.
1505
1506 .. _t_aggregate:
1507
1508 Aggregate Types
1509 ^^^^^^^^^^^^^^^
1510
1511 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1512 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1513 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1514 aggregate types.
1515
1516 .. _t_array:
1517
1518 Array Type
1519 ^^^^^^^^^^
1520
1521 Overview:
1522 """""""""
1523
1524 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1525 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1526 elements) and an underlying data type.
1527
1528 Syntax:
1529 """""""
1530
1531 ::
1532
1533       [<# elements> x <elementtype>]
1534
1535 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1536 be any type with a size.
1537
1538 Examples:
1539 """""""""
1540
1541 +------------------+--------------------------------------+
1542 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1543 +------------------+--------------------------------------+
1544 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1545 +------------------+--------------------------------------+
1546 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1547 +------------------+--------------------------------------+
1548
1549 Here are some examples of multidimensional arrays:
1550
1551 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1552 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1553 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1554 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1555 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1556 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1557 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1558
1559 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1560 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1561 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1562 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1563 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1564 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1565 example.
1566
1567 .. _t_function:
1568
1569 Function Type
1570 ^^^^^^^^^^^^^
1571
1572 Overview:
1573 """""""""
1574
1575 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1576 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1577 of a function type is a first class type or a void type.
1578
1579 Syntax:
1580 """""""
1581
1582 ::
1583
1584       <returntype> (<parameter list>)
1585
1586 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1587 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1588 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1589 Variable argument functions can access their arguments with the
1590 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1591 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1592
1593 Examples:
1594 """""""""
1595
1596 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1597 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1598 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1599 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1600 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1601 | ``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. |
1602 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1603 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1604 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1605
1606 .. _t_struct:
1607
1608 Structure Type
1609 ^^^^^^^^^^^^^^
1610
1611 Overview:
1612 """""""""
1613
1614 The structure type is used to represent a collection of data members
1615 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1616 a size.
1617
1618 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1619 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1620 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1621 '``insertvalue``' instructions.
1622
1623 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1624 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1625 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1626 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1627 required to match what the underlying code generator expects.
1628
1629 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1630 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1631 identified types are always defined at the top level with a name.
1632 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1633 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1634 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1635
1636 Syntax:
1637 """""""
1638
1639 ::
1640
1641       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1642       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1643
1644 Examples:
1645 """""""""
1646
1647 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1648 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1649 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1650 | ``{ 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``.  |
1651 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1652 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1653 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1654
1655 .. _t_opaque:
1656
1657 Opaque Structure Types
1658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1659
1660 Overview:
1661 """""""""
1662
1663 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1664 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1665 notion of a forward declared structure.
1666
1667 Syntax:
1668 """""""
1669
1670 ::
1671
1672       %X = type opaque
1673       %52 = type opaque
1674
1675 Examples:
1676 """""""""
1677
1678 +--------------+-------------------+
1679 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1680 +--------------+-------------------+
1681
1682 .. _t_pointer:
1683
1684 Pointer Type
1685 ^^^^^^^^^^^^
1686
1687 Overview:
1688 """""""""
1689
1690 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1691 commonly used to reference objects in memory.
1692
1693 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1694 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1695 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1696 are target-specific.
1697
1698 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1699 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1700
1701 Syntax:
1702 """""""
1703
1704 ::
1705
1706       <type> *
1707
1708 Examples:
1709 """""""""
1710
1711 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1712 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1713 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1714 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1715 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1716 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1717 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1718
1719 .. _t_vector:
1720
1721 Vector Type
1722 ^^^^^^^^^^^
1723
1724 Overview:
1725 """""""""
1726
1727 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1728 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1729 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1730 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1731 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1732
1733 Syntax:
1734 """""""
1735
1736 ::
1737
1738       < <# elements> x <elementtype> >
1739
1740 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1741 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1742 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1743
1744 Examples:
1745 """""""""
1746
1747 +-------------------+--------------------------------------------------+
1748 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1749 +-------------------+--------------------------------------------------+
1750 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1751 +-------------------+--------------------------------------------------+
1752 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1753 +-------------------+--------------------------------------------------+
1754 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1755 +-------------------+--------------------------------------------------+
1756
1757 Constants
1758 =========
1759
1760 LLVM has several different basic types of constants. This section
1761 describes them all and their syntax.
1762
1763 Simple Constants
1764 ----------------
1765
1766 **Boolean constants**
1767     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1768     of the ``i1`` type.
1769 **Integer constants**
1770     Standard integers (such as '4') are constants of the
1771     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1772     integer types.
1773 **Floating point constants**
1774     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1775     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1776     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1777     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1778     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1779     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1780     point <t_floating>` type.
1781 **Null pointer constants**
1782     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1783     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1784
1785 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1786 floating point constants. For example, the form
1787 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1788 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1789 constants are required (and the only time that they are generated by the
1790 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1791 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1792 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1793 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1794 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1795
1796 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1797 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1798 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1799 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1800 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1801 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1802 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1803 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1804 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1805 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1806 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1807 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1808 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1809 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1810
1811 There are no constants of type x86mmx.
1812
1813 Complex Constants
1814 -----------------
1815
1816 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1817 constants and smaller complex constants.
1818
1819 **Structure constants**
1820     Structure constants are represented with notation similar to
1821     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1822     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1823     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1824     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1825     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1826     must match those specified by the type.
1827 **Array constants**
1828     Array constants are represented with notation similar to array type
1829     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1830     square brackets (``[]``)). For example:
1831     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1832     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1833     match those specified by the type.
1834 **Vector constants**
1835     Vector constants are represented with notation similar to vector
1836     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1837     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1838     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1839     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1840     elements must match those specified by the type.
1841 **Zero initialization**
1842     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1843     value to zero of *any* type, including scalar and
1844     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1845     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1846     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1847 **Metadata node**
1848     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1849     type <t_metadata>`. For example:
1850     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1851     constants that are meant to be interpreted as part of the
1852     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1853     information such as debug info.
1854
1855 Global Variable and Function Addresses
1856 --------------------------------------
1857
1858 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1859 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1860 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1861 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1862 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1863 file:
1864
1865 .. code-block:: llvm
1866
1867     @X = global i32 17
1868     @Y = global i32 42
1869     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1870
1871 .. _undefvalues:
1872
1873 Undefined Values
1874 ----------------
1875
1876 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1877 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1878 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1879 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1880
1881 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1882 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1883 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1884 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1885
1886 .. code-block:: llvm
1887
1888       %A = add %X, undef
1889       %B = sub %X, undef
1890       %C = xor %X, undef
1891     Safe:
1892       %A = undef
1893       %B = undef
1894       %C = undef
1895
1896 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1897 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1898
1899 .. code-block:: llvm
1900
1901       %A = or %X, undef
1902       %B = and %X, undef
1903     Safe:
1904       %A = -1
1905       %B = 0
1906     Unsafe:
1907       %A = undef
1908       %B = undef
1909
1910 These logical operations have bits that are not always affected by the
1911 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1912 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1913 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1914 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1915 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1916 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1917 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1918 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1919
1920 .. code-block:: llvm
1921
1922       %A = select undef, %X, %Y
1923       %B = select undef, 42, %Y
1924       %C = select %X, %Y, undef
1925     Safe:
1926       %A = %X     (or %Y)
1927       %B = 42     (or %Y)
1928       %C = %Y
1929     Unsafe:
1930       %A = undef
1931       %B = undef
1932       %C = undef
1933
1934 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1935 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1936 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1937 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1938 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1939 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1940 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1941
1942 .. code-block:: llvm
1943
1944       %A = xor undef, undef
1945
1946       %B = undef
1947       %C = xor %B, %B
1948
1949       %D = undef
1950       %E = icmp lt %D, 4
1951       %F = icmp gte %D, 4
1952
1953     Safe:
1954       %A = undef
1955       %B = undef
1956       %C = undef
1957       %D = undef
1958       %E = undef
1959       %F = undef
1960
1961 This example points out that two '``undef``' operands are not
1962 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1963 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1964 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1965 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1966 its value over its "live range". This is true because the variable
1967 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1968 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1969 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1970 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1971 uses with" concept would not hold.
1972
1973 .. code-block:: llvm
1974
1975       %A = fdiv undef, %X
1976       %B = fdiv %X, undef
1977     Safe:
1978       %A = undef
1979     b: unreachable
1980
1981 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1982 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1983 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1984 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1985 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1986 However, in the second example, we can make a more aggressive
1987 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1988 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1989 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1990 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1991 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1992 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1993
1994 .. code-block:: llvm
1995
1996     a:  store undef -> %X
1997     b:  store %X -> undef
1998     Safe:
1999     a: <deleted>
2000     b: unreachable
2001
2002 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2003 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2004 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2005 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2006 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2007
2008 .. _poisonvalues:
2009
2010 Poison Values
2011 -------------
2012
2013 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2014 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2015 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2016 which results in undefined behavior.
2017
2018 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2019 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2020 the ``nsw`` flag.
2021
2022 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2023
2024 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2025 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2026    their dynamic predecessor basic block.
2027 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2028    in the dynamic callers of their functions.
2029 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2030    instructions that dynamically transfer control back to them.
2031 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2032    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2033    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2034 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2035    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2036    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2037    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2038 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2039    most recent preceding instruction with externally visible side
2040    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2041    operations <volatile>`.)
2042 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2043    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2044    multiple successors and the instruction is always executed when
2045    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2046    when control is transferred to another.
2047 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2048    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2049    be different if the terminator had transferred control to a different
2050    successor.
2051 -  Dependence is transitive.
2052
2053 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2054 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2055 on a poison value has undefined behavior.
2056
2057 Here are some examples:
2058
2059 .. code-block:: llvm
2060
2061     entry:
2062       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2063       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2064       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2065       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2066
2067       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2068       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2069
2070       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2071
2072       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2073       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2074       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2075       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2076
2077       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2078       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2079
2080     true:
2081       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2082                                            ; it has undefined behavior.
2083       br label %end
2084
2085     end:
2086       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2087                                            ; Both edges into this PHI are
2088                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2089                                            ; always results in a poison value.
2090
2091       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2092                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2093                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2094
2095       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2096                                            ; The same branch again, but this time the
2097                                            ; true block doesn't have side effects.
2098
2099     second_true:
2100       ; No side effects!
2101       ret void
2102
2103     second_end:
2104       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2105                                            ; on the store in %end. Also, it is
2106                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2107                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2108                                            ; behavior in this example).
2109
2110 .. _blockaddress:
2111
2112 Addresses of Basic Blocks
2113 -------------------------
2114
2115 ``blockaddress(@function, %block)``
2116
2117 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2118 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2119 Taking the address of the entry block is illegal.
2120
2121 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2122 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2123 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2124 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2125 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2126 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2127 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2128 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2129 instruction.
2130
2131 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2132 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2133
2134 Constant Expressions
2135 --------------------
2136
2137 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2138 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2139 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2140 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2141 The following is the syntax for constant expressions:
2142
2143 ``trunc (CST to TYPE)``
2144     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2145     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2146 ``zext (CST to TYPE)``
2147     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2148     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2149 ``sext (CST to TYPE)``
2150     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2151     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2152 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2153     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2154     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2155     must be floating point.
2156 ``fpext (CST to TYPE)``
2157     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2158     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2159     floating point.
2160 ``fptoui (CST to TYPE)``
2161     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2162     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2163     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2164     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2165     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2166 ``fptosi (CST to TYPE)``
2167     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2168     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2169     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2170     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2171     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2172 ``uitofp (CST to TYPE)``
2173     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2174     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2175     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2176     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2177     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2178 ``sitofp (CST to TYPE)``
2179     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2180     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2181     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2182     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2183     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2184 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2185     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2186     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2187     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2188     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2189 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2190     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2191     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2192     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2193     This one is *really* dangerous!
2194 ``bitcast (CST to TYPE)``
2195     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2196     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2197     instruction <i_bitcast>`.
2198 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2199     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2200     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2201     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2202     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2203 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2204     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2205 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2206     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2207 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2208     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2209 ``extractelement (VAL, IDX)``
2210     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2211     constants.
2212 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2213     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2214     constants.
2215 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2216     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2217     constants.
2218 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2219     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2220     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2221     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2222     least one index value must be specified.
2223 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2224     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2225     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2226     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2227     value must be specified.
2228 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2229     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2230     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2231     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2232     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2233     operations on floating point values are allowed).
2234
2235 Other Values
2236 ============
2237
2238 Inline Assembler Expressions
2239 ----------------------------
2240
2241 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2242 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2243 value represents the inline assembler as a string (containing the
2244 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2245 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2246 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2247 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2248 assembler expression is:
2249
2250 .. code-block:: llvm
2251
2252     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2253
2254 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2255 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2256 Thus, typically we have:
2257
2258 .. code-block:: llvm
2259
2260     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2261
2262 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2263 marked as having side effects. This is done through the use of the
2264 '``sideeffect``' keyword, like so:
2265
2266 .. code-block:: llvm
2267
2268     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2269
2270 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2271 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2272 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2273 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2274 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2275 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2276
2277 .. code-block:: llvm
2278
2279     call void asm alignstack "eieio", ""()
2280
2281 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2282 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2283 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2284 the only supported dialects. An example is:
2285
2286 .. code-block:: llvm
2287
2288     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2289
2290 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2291 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2292 keyword last.
2293
2294 Inline Asm Metadata
2295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2296
2297 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2298 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2299 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2300 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2301 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2302 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2303 it. For example:
2304
2305 .. code-block:: llvm
2306
2307     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2308     ...
2309     !42 = !{ i32 1234567 }
2310
2311 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2312 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2313 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2314 occurs on.
2315
2316 .. _metadata:
2317
2318 Metadata Nodes and Metadata Strings
2319 -----------------------------------
2320
2321 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2322 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2323 code generator. One example application of metadata is source-level
2324 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2325 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2326 preceding exclamation point ('``!``').
2327
2328 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2329 contain any character by escaping non-printable characters with
2330 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2331 "``!"test\00"``".
2332
2333 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2334 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2335 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2336 their operand. For example:
2337
2338 .. code-block:: llvm
2339
2340     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2341
2342 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2343 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2344 example:
2345
2346 .. code-block:: llvm
2347
2348     !foo =  metadata !{!4, !3}
2349
2350 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2351 function is using two metadata arguments:
2352
2353 .. code-block:: llvm
2354
2355     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2356
2357 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2358 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2359
2360 .. code-block:: llvm
2361
2362     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2363
2364 More information about specific metadata nodes recognized by the
2365 optimizers and code generator is found below.
2366
2367 '``tbaa``' Metadata
2368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2369
2370 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2371 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2372 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2373 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2374 custom alias analysis behavior for other languages.
2375
2376 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2377 to three fields, e.g.:
2378
2379 .. code-block:: llvm
2380
2381     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2382     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2383     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2384     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2385
2386 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2387 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2388 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2389 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2390 common names.
2391
2392 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2393 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2394 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2395 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2396 from multiple front-ends is handled conservatively.
2397
2398 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2399 indicates that the type is "constant" (meaning
2400 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2401 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2402
2403 '``tbaa.struct``' Metadata
2404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2405
2406 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2407 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2408 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2409 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2410 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2411 of the aggregate.
2412
2413 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2414 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2415
2416 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2417 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2418 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2419 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2420 its tbaa tag. e.g.:
2421
2422 .. code-block:: llvm
2423
2424     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2425
2426 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2427 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2428 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2429
2430 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2431 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2432 does not carry useful data and need not be preserved.
2433
2434 '``fpmath``' Metadata
2435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2436
2437 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2438 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2439 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2440 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2441 it. ULP is defined as follows:
2442
2443     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2444     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2445     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2446     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2447     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2448
2449 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2450 number representing the maximum relative error, for example:
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2455
2456 '``range``' Metadata
2457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2458
2459 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2460 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2461 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2462 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2463 pair has the following properties:
2464
2465 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2466 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2467 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2468 -  The range is allowed to wrap.
2469 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2470    ``a!=b``.
2471
2472 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2473 they must be non-contiguous.
2474
2475 Examples:
2476
2477 .. code-block:: llvm
2478
2479       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2480       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2481       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2482       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2483     ...
2484     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2485     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2486     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2487     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2488
2489 Module Flags Metadata
2490 =====================
2491
2492 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2493 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2494 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2495 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2496 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2497 look it up.
2498
2499 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2500 Each triplet has the following form:
2501
2502 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2503    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2504    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2505    described below.
2506 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2507    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2508    including entries with the **Require** behavior).
2509 -  The third element is the value of the flag.
2510
2511 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2512 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2513 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2514 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2515 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2516 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2517
2518 The following behaviors are supported:
2519
2520 .. list-table::
2521    :header-rows: 1
2522    :widths: 10 90
2523
2524    * - Value
2525      - Behavior
2526
2527    * - 1
2528      - **Error**
2529            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2530            is that of the operands.
2531
2532    * - 2
2533      - **Warning**
2534            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2535            operand for the flag from the first module being linked.
2536
2537    * - 3
2538      - **Require**
2539            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2540            specified value after linking is performed. The value must be a
2541            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2542            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2543            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2544            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2545            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2546
2547    * - 4
2548      - **Override**
2549            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2550            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2551            differ, an error will be emitted.
2552
2553    * - 5
2554      - **Append**
2555            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2556
2557    * - 6
2558      - **AppendUnique**
2559            Appends the two values, which are required to be metadata
2560            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2561            during the append operation.
2562
2563 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2564 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2565 value) or **Override**.
2566
2567 An example of module flags:
2568
2569 .. code-block:: llvm
2570
2571     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2572     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2573     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2574     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2575       metadata !{
2576         metadata !"foo", i32 1
2577       }
2578     }
2579     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2580
2581 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2582    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2583    values are not equal.
2584
2585 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2586    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2587    '37'.
2588
2589 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2590    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2591    warning if their values are not equal.
2592
2593 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2594
2595    ::
2596
2597        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2598
2599    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2600    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2601    performed.
2602
2603 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2604 ----------------------------------------------------
2605
2606 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2607 collection in a special section called "image info". The metadata
2608 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2609 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2610 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2611 be merged rather than appended together.
2612
2613 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2614 following key-value pairs:
2615
2616 .. list-table::
2617    :header-rows: 1
2618    :widths: 30 70
2619
2620    * - Key
2621      - Value
2622
2623    * - ``Objective-C Version``
2624      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2625
2626    * - ``Objective-C Image Info Version``
2627      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2628        always 0.
2629
2630    * - ``Objective-C Image Info Section``
2631      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2632        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2633        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2634        Objective-C ABI version 2.
2635
2636    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2637      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2638        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2639        collection supported.
2640
2641    * - ``Objective-C GC Only``
2642      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2643        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2644        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2645
2646 Some important flag interactions:
2647
2648 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2649    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2650    2, then the resulting module has the
2651    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2652 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2653    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2654
2655 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2656 --------------------------------------------
2657
2658 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2659 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2660 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2661 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2662
2663 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2664 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2665 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2666 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2667 list of metadata strings defining linker options.
2668
2669 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2670 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2671 framework::
2672
2673     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
2674        metadata !{
2675           metadata !{ metadata !"-lz" },
2676           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2677     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2678
2679 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2680 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2681 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2682 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2683 assembly writer or object file emitter.
2684
2685 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2686 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2687 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2688
2689 Intrinsic Global Variables
2690 ==========================
2691
2692 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2693 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2694 All globals of this sort should have a section specified as
2695 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2696 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2697
2698 The '``llvm.used``' Global Variable
2699 -----------------------------------
2700
2701 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2702 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2703 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2704 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2705 use of it is:
2706
2707 .. code-block:: llvm
2708
2709     @X = global i8 4
2710     @Y = global i32 123
2711
2712     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2713        i8* @X,
2714        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2715     ], section "llvm.metadata"
2716
2717 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2718 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2719 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2720 variable has internal linkage and no references other than that from the
2721 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2722 represent references from inline asms and other things the compiler
2723 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2724
2725 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2726 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2727 molesting the symbol.
2728
2729 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2730 --------------------------------------------
2731
2732 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2733 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2734 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2735 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2736 by ``@llvm.used``.
2737
2738 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2739 and should not be exposed to source languages.
2740
2741 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2742 -------------------------------------------
2743
2744 .. code-block:: llvm
2745
2746     %0 = type { i32, void ()* }
2747     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2748
2749 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2750 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2751 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2752 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2753 is not defined.
2754
2755 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2756 -------------------------------------------
2757
2758 .. code-block:: llvm
2759
2760     %0 = type { i32, void ()* }
2761     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2762
2763 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2764 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2765 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2766 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2767 defined.
2768
2769 Instruction Reference
2770 =====================
2771
2772 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2773 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2774 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2775 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2776 :ref:`other instructions <otherops>`.
2777
2778 .. _terminators:
2779
2780 Terminator Instructions
2781 -----------------------
2782
2783 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2784 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2785 block should be executed after the current block is finished. These
2786 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2787 control flow, not values (the one exception being the
2788 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2789
2790 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2791 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2792 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2793 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2794
2795 .. _i_ret:
2796
2797 '``ret``' Instruction
2798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2799
2800 Syntax:
2801 """""""
2802
2803 ::
2804
2805       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2806       ret void                 ; Return from void function
2807
2808 Overview:
2809 """""""""
2810
2811 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2812 a value) from a function back to the caller.
2813
2814 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2815 value and then causes control flow, and one that just causes control
2816 flow to occur.
2817
2818 Arguments:
2819 """"""""""
2820
2821 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2822 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2823 class <t_firstclass>`' type.
2824
2825 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2826 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2827 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2828 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2829 value.
2830
2831 Semantics:
2832 """"""""""
2833
2834 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2835 the calling function's context. If the caller is a
2836 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2837 instruction after the call. If the caller was an
2838 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2839 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2840 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2841 value.
2842
2843 Example:
2844 """"""""
2845
2846 .. code-block:: llvm
2847
2848       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2849       ret void                        ; Return from a void function
2850       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2851
2852 .. _i_br:
2853
2854 '``br``' Instruction
2855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2856
2857 Syntax:
2858 """""""
2859
2860 ::
2861
2862       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2863       br label <dest>          ; Unconditional branch
2864
2865 Overview:
2866 """""""""
2867
2868 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2869 different basic block in the current function. There are two forms of
2870 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2871 unconditional branch.
2872
2873 Arguments:
2874 """"""""""
2875
2876 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2877 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2878 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2879
2880 Semantics:
2881 """"""""""
2882
2883 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2884 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2885 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2886 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2887
2888 Example:
2889 """"""""
2890
2891 .. code-block:: llvm
2892
2893     Test:
2894       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2895       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2896     IfEqual:
2897       ret i32 1
2898     IfUnequal:
2899       ret i32 0
2900
2901 .. _i_switch:
2902
2903 '``switch``' Instruction
2904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2905
2906 Syntax:
2907 """""""
2908
2909 ::
2910
2911       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2912
2913 Overview:
2914 """""""""
2915
2916 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2917 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2918 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2919 destinations.
2920
2921 Arguments:
2922 """"""""""
2923
2924 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2925 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2926 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2927 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2928
2929 Semantics:
2930 """"""""""
2931
2932 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2933 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2934 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2935 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2936 to the default destination.
2937
2938 Implementation:
2939 """""""""""""""
2940
2941 Depending on properties of the target machine and the particular
2942 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2943 different ways. For example, it could be generated as a series of
2944 chained conditional branches or with a lookup table.
2945
2946 Example:
2947 """"""""
2948
2949 .. code-block:: llvm
2950
2951      ; Emulate a conditional br instruction
2952      %Val = zext i1 %value to i32
2953      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2954
2955      ; Emulate an unconditional br instruction
2956      switch i32 0, label %dest [ ]
2957
2958      ; Implement a jump table:
2959      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2960                                          i32 1, label %onone
2961                                          i32 2, label %ontwo ]
2962
2963 .. _i_indirectbr:
2964
2965 '``indirectbr``' Instruction
2966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2967
2968 Syntax:
2969 """""""
2970
2971 ::
2972
2973       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2974
2975 Overview:
2976 """""""""
2977
2978 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2979 label within the current function, whose address is specified by
2980 "``address``". Address must be derived from a
2981 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2982
2983 Arguments:
2984 """"""""""
2985
2986 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2987 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2988 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2989 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2990
2991 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2992 accurate understanding of the CFG.
2993
2994 Semantics:
2995 """"""""""
2996
2997 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2998 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2999 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3000 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3001
3002 Implementation:
3003 """""""""""""""
3004
3005 This is typically implemented with a jump through a register.
3006
3007 Example:
3008 """"""""
3009
3010 .. code-block:: llvm
3011
3012      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3013
3014 .. _i_invoke:
3015
3016 '``invoke``' Instruction
3017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3018
3019 Syntax:
3020 """""""
3021
3022 ::
3023
3024       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3025                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3026
3027 Overview:
3028 """""""""
3029
3030 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3031 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3032 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3033 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3034 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3035 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3036 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3037 nearest "exception" label.
3038
3039 The '``exception``' label is a `landing
3040 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3041 '``exception``' label is required to have the
3042 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3043 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3044 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3045 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3046 instruction, so that the important information contained within the
3047 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3048
3049 Arguments:
3050 """"""""""
3051
3052 This instruction requires several arguments:
3053
3054 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3055    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3056    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3057 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3058    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3059    are valid here.
3060 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3061    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3062    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3063    branching off an arbitrary pointer to function value.
3064 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3065    function to be invoked.
3066 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3067    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3068    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3069    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3070    extra arguments can be specified.
3071 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3072    executes a '``ret``' instruction.
3073 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3074    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3075    mechanism.
3076 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3077    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3078    attributes are valid here.
3079
3080 Semantics:
3081 """"""""""
3082
3083 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3084 instruction in most regards. The primary difference is that it
3085 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3086 library to unwind the stack.
3087
3088 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3089 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3090 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3091 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3092
3093 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3094 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3095 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3096 return value is available.
3097
3098 Example:
3099 """"""""
3100
3101 .. code-block:: llvm
3102
3103       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3104                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3105       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3106                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3107
3108 .. _i_resume:
3109
3110 '``resume``' Instruction
3111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3112
3113 Syntax:
3114 """""""
3115
3116 ::
3117
3118       resume <type> <value>
3119
3120 Overview:
3121 """""""""
3122
3123 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3124 successors.
3125
3126 Arguments:
3127 """"""""""
3128
3129 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3130 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3131 function.
3132
3133 Semantics:
3134 """"""""""
3135
3136 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3137 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3138 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3139
3140 Example:
3141 """"""""
3142
3143 .. code-block:: llvm
3144
3145       resume { i8*, i32 } %exn
3146
3147 .. _i_unreachable:
3148
3149 '``unreachable``' Instruction
3150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3151
3152 Syntax:
3153 """""""
3154
3155 ::
3156
3157       unreachable
3158
3159 Overview:
3160 """""""""
3161
3162 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3163 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3164 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3165 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3166
3167 Semantics:
3168 """"""""""
3169
3170 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3171
3172 .. _binaryops:
3173
3174 Binary Operations
3175 -----------------
3176
3177 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3178 They require two operands of the same type, execute an operation on
3179 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3180 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3181 result value has the same type as its operands.
3182
3183 There are several different binary operators:
3184
3185 .. _i_add:
3186
3187 '``add``' Instruction
3188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3189
3190 Syntax:
3191 """""""
3192
3193 ::
3194
3195       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3196       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3197       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3198       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3199
3200 Overview:
3201 """""""""
3202
3203 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3204
3205 Arguments:
3206 """"""""""
3207
3208 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3209 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3210 arguments must have identical types.
3211
3212 Semantics:
3213 """"""""""
3214
3215 The value produced is the integer sum of the two operands.
3216
3217 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3218 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3219 the result.
3220
3221 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3222 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3223
3224 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3225 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3226 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3227 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3228
3229 Example:
3230 """"""""
3231
3232 .. code-block:: llvm
3233
3234       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3235
3236 .. _i_fadd:
3237
3238 '``fadd``' Instruction
3239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3240
3241 Syntax:
3242 """""""
3243
3244 ::
3245
3246       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3247
3248 Overview:
3249 """""""""
3250
3251 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3252
3253 Arguments:
3254 """"""""""
3255
3256 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3257 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3258 Both arguments must have identical types.
3259
3260 Semantics:
3261 """"""""""
3262
3263 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3264 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3265 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3266 optimizations:
3267
3268 Example:
3269 """"""""
3270
3271 .. code-block:: llvm
3272
3273       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3274
3275 '``sub``' Instruction
3276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3277
3278 Syntax:
3279 """""""
3280
3281 ::
3282
3283       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3284       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3285       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3286       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3287
3288 Overview:
3289 """""""""
3290
3291 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3292
3293 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3294 instruction present in most other intermediate representations.
3295
3296 Arguments:
3297 """"""""""
3298
3299 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3300 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3301 arguments must have identical types.
3302
3303 Semantics:
3304 """"""""""
3305
3306 The value produced is the integer difference of the two operands.
3307
3308 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3309 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3310 the result.
3311
3312 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3313 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3314
3315 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3316 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3317 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3318 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3319
3320 Example:
3321 """"""""
3322
3323 .. code-block:: llvm
3324
3325       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3326       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3327
3328 .. _i_fsub:
3329
3330 '``fsub``' Instruction
3331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3332
3333 Syntax:
3334 """""""
3335
3336 ::
3337
3338       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3339
3340 Overview:
3341 """""""""
3342
3343 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3344
3345 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3346 instruction present in most other intermediate representations.
3347
3348 Arguments:
3349 """"""""""
3350
3351 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3352 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3353 Both arguments must have identical types.
3354
3355 Semantics:
3356 """"""""""
3357
3358 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3359 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3360 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3361 unsafe floating point optimizations:
3362
3363 Example:
3364 """"""""
3365
3366 .. code-block:: llvm
3367
3368       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3369       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3370
3371 '``mul``' Instruction
3372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3373
3374 Syntax:
3375 """""""
3376
3377 ::
3378
3379       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3380       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3381       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3382       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3383
3384 Overview:
3385 """""""""
3386
3387 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3388
3389 Arguments:
3390 """"""""""
3391
3392 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3393 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3394 arguments must have identical types.
3395
3396 Semantics:
3397 """"""""""
3398
3399 The value produced is the integer product of the two operands.
3400
3401 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3402 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3403 bit width of the result.
3404
3405 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3406 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3407 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3408 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3409 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3410 product.
3411
3412 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3413 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3414 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3415 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3416
3417 Example:
3418 """"""""
3419
3420 .. code-block:: llvm
3421
3422       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3423
3424 .. _i_fmul:
3425
3426 '``fmul``' Instruction
3427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3428
3429 Syntax:
3430 """""""
3431
3432 ::
3433
3434       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3435
3436 Overview:
3437 """""""""
3438
3439 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3440
3441 Arguments:
3442 """"""""""
3443
3444 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3445 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3446 Both arguments must have identical types.
3447
3448 Semantics:
3449 """"""""""
3450
3451 The value produced is the floating point product of the two operands.
3452 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3453 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3454 unsafe floating point optimizations:
3455
3456 Example:
3457 """"""""
3458
3459 .. code-block:: llvm
3460
3461       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3462
3463 '``udiv``' Instruction
3464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3465
3466 Syntax:
3467 """""""
3468
3469 ::
3470
3471       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3472       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3473
3474 Overview:
3475 """""""""
3476
3477 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3478
3479 Arguments:
3480 """"""""""
3481
3482 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3483 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3484 arguments must have identical types.
3485
3486 Semantics:
3487 """"""""""
3488
3489 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3490
3491 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3492 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3493
3494 Division by zero leads to undefined behavior.
3495
3496 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3497 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3498 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3499
3500 Example:
3501 """"""""
3502
3503 .. code-block:: llvm
3504
3505       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3506
3507 '``sdiv``' Instruction
3508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3509
3510 Syntax:
3511 """""""
3512
3513 ::
3514
3515       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3516       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3517
3518 Overview:
3519 """""""""
3520
3521 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3522
3523 Arguments:
3524 """"""""""
3525
3526 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3527 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3528 arguments must have identical types.
3529
3530 Semantics:
3531 """"""""""
3532
3533 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3534 rounded towards zero.
3535
3536 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3537 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3538
3539 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3540 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3541 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3542
3543 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3544 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3545
3546 Example:
3547 """"""""
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3552
3553 .. _i_fdiv:
3554
3555 '``fdiv``' Instruction
3556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3557
3558 Syntax:
3559 """""""
3560
3561 ::
3562
3563       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3564
3565 Overview:
3566 """""""""
3567
3568 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3569
3570 Arguments:
3571 """"""""""
3572
3573 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3574 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3575 Both arguments must have identical types.
3576
3577 Semantics:
3578 """"""""""
3579
3580 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3581 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3582 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3583 unsafe floating point optimizations:
3584
3585 Example:
3586 """"""""
3587
3588 .. code-block:: llvm
3589
3590       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3591
3592 '``urem``' Instruction
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 Syntax:
3596 """""""
3597
3598 ::
3599
3600       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3601
3602 Overview:
3603 """""""""
3604
3605 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3606 division of its two arguments.
3607
3608 Arguments:
3609 """"""""""
3610
3611 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3612 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3613 arguments must have identical types.
3614
3615 Semantics:
3616 """"""""""
3617
3618 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3619 This instruction always performs an unsigned division to get the
3620 remainder.
3621
3622 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3623 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3624
3625 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3626
3627 Example:
3628 """"""""
3629
3630 .. code-block:: llvm
3631
3632       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3633
3634 '``srem``' Instruction
3635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3636
3637 Syntax:
3638 """""""
3639
3640 ::
3641
3642       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3643
3644 Overview:
3645 """""""""
3646
3647 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3648 division of its two operands. This instruction can also take
3649 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3650 must be integers.
3651
3652 Arguments:
3653 """"""""""
3654
3655 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3656 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3657 arguments must have identical types.
3658
3659 Semantics:
3660 """"""""""
3661
3662 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3663 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3664 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3665 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3666 difference, see `The Math
3667 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3668 table of how this is implemented in various languages, please see
3669 `Wikipedia: modulo
3670 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3671
3672 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3673 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3674
3675 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3676 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3677 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3678 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3679 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3680 result of the division and the remainder.)
3681
3682 Example:
3683 """"""""
3684
3685 .. code-block:: llvm
3686
3687       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3688
3689 .. _i_frem:
3690
3691 '``frem``' Instruction
3692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3693
3694 Syntax:
3695 """""""
3696
3697 ::
3698
3699       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3700
3701 Overview:
3702 """""""""
3703
3704 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3705 its two operands.
3706
3707 Arguments:
3708 """"""""""
3709
3710 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3711 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3712 Both arguments must have identical types.
3713
3714 Semantics:
3715 """"""""""
3716
3717 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3718 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3719 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3720 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3721
3722 Example:
3723 """"""""
3724
3725 .. code-block:: llvm
3726
3727       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3728
3729 .. _bitwiseops:
3730
3731 Bitwise Binary Operations
3732 -------------------------
3733
3734 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3735 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3736 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3737 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3738 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3739
3740 '``shl``' Instruction
3741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3742
3743 Syntax:
3744 """""""
3745
3746 ::
3747
3748       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3749       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3750       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3751       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3752
3753 Overview:
3754 """""""""
3755
3756 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3757 a specified number of bits.
3758
3759 Arguments:
3760 """"""""""
3761
3762 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3763 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3764 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3765
3766 Semantics:
3767 """"""""""
3768
3769 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3770 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3771 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3772 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3773 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3774 in ``op2``.
3775
3776 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3777 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3778 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3779 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3780 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3781 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3782 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3783
3784 Example:
3785 """"""""
3786
3787 .. code-block:: llvm
3788
3789       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3790       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3791       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3792       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3793       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3794
3795 '``lshr``' Instruction
3796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3797
3798 Syntax:
3799 """""""
3800
3801 ::
3802
3803       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3804       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3805
3806 Overview:
3807 """""""""
3808
3809 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3810 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3811
3812 Arguments:
3813 """"""""""
3814
3815 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3816 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3817 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3818
3819 Semantics:
3820 """"""""""
3821
3822 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3823 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3824 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3825 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3826 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3827 corresponding shift amount in ``op2``.
3828
3829 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3830 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3831 non-zero.
3832
3833 Example:
3834 """"""""
3835
3836 .. code-block:: llvm
3837
3838       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3839       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3840       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3841       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3842       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3843       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3844
3845 '``ashr``' Instruction
3846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3847
3848 Syntax:
3849 """""""
3850
3851 ::
3852
3853       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3854       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3855
3856 Overview:
3857 """""""""
3858
3859 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3860 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3861 extension.
3862
3863 Arguments:
3864 """"""""""
3865
3866 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3867 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3868 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3869
3870 Semantics:
3871 """"""""""
3872
3873 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3874 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3875 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3876 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3877 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3878 corresponding shift amount in ``op2``.
3879
3880 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3881 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3882 non-zero.
3883
3884 Example:
3885 """"""""
3886
3887 .. code-block:: llvm
3888
3889       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3890       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3891       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3892       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3893       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3894       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3895
3896 '``and``' Instruction
3897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3898
3899 Syntax:
3900 """""""
3901
3902 ::
3903
3904       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3905
3906 Overview:
3907 """""""""
3908
3909 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3910 operands.
3911
3912 Arguments:
3913 """"""""""
3914
3915 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3916 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3917 arguments must have identical types.
3918
3919 Semantics:
3920 """"""""""
3921
3922 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3923
3924 +-----+-----+-----+
3925 | In0 | In1 | Out |
3926 +-----+-----+-----+
3927 |   0 |   0 |   0 |
3928 +-----+-----+-----+
3929 |   0 |   1 |   0 |
3930 +-----+-----+-----+
3931 |   1 |   0 |   0 |
3932 +-----+-----+-----+
3933 |   1 |   1 |   1 |
3934 +-----+-----+-----+
3935
3936 Example:
3937 """"""""
3938
3939 .. code-block:: llvm
3940
3941       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3942       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3943       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3944
3945 '``or``' Instruction
3946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3947
3948 Syntax:
3949 """""""
3950
3951 ::
3952
3953       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3954
3955 Overview:
3956 """""""""
3957
3958 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3959 two operands.
3960
3961 Arguments:
3962 """"""""""
3963
3964 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3965 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3966 arguments must have identical types.
3967
3968 Semantics:
3969 """"""""""
3970
3971 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3972
3973 +-----+-----+-----+
3974 | In0 | In1 | Out |
3975 +-----+-----+-----+
3976 |   0 |   0 |   0 |
3977 +-----+-----+-----+
3978 |   0 |   1 |   1 |
3979 +-----+-----+-----+
3980 |   1 |   0 |   1 |
3981 +-----+-----+-----+
3982 |   1 |   1 |   1 |
3983 +-----+-----+-----+
3984
3985 Example:
3986 """"""""
3987
3988 ::
3989
3990       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3991       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3992       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3993
3994 '``xor``' Instruction
3995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3996
3997 Syntax:
3998 """""""
3999
4000 ::
4001
4002       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4003
4004 Overview:
4005 """""""""
4006
4007 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4008 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4009 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4010
4011 Arguments:
4012 """"""""""
4013
4014 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4015 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4016 arguments must have identical types.
4017
4018 Semantics:
4019 """"""""""
4020
4021 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4022
4023 +-----+-----+-----+
4024 | In0 | In1 | Out |
4025 +-----+-----+-----+
4026 |   0 |   0 |   0 |
4027 +-----+-----+-----+
4028 |   0 |   1 |   1 |
4029 +-----+-----+-----+
4030 |   1 |   0 |   1 |
4031 +-----+-----+-----+
4032 |   1 |   1 |   0 |
4033 +-----+-----+-----+
4034
4035 Example:
4036 """"""""
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4041       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4042       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4043       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4044
4045 Vector Operations
4046 -----------------
4047
4048 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4049 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4050 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4051 While LLVM does directly support these vector operations, many
4052 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4053 take full advantage of a specific target.
4054
4055 .. _i_extractelement:
4056
4057 '``extractelement``' Instruction
4058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4059
4060 Syntax:
4061 """""""
4062
4063 ::
4064
4065       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4066
4067 Overview:
4068 """""""""
4069
4070 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4071 from a vector at a specified index.
4072
4073 Arguments:
4074 """"""""""
4075
4076 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4077 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4078 the position from which to extract the element. The index may be a
4079 variable.
4080
4081 Semantics:
4082 """"""""""
4083
4084 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4085 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4086 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4087
4088 Example:
4089 """"""""
4090
4091 .. code-block:: llvm
4092
4093       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4094
4095 .. _i_insertelement:
4096
4097 '``insertelement``' Instruction
4098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4099
4100 Syntax:
4101 """""""
4102
4103 ::
4104
4105       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4106
4107 Overview:
4108 """""""""
4109
4110 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4111 vector at a specified index.
4112
4113 Arguments:
4114 """"""""""
4115
4116 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4117 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4118 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4119 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4120 index may be a variable.
4121
4122 Semantics:
4123 """"""""""
4124
4125 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4126 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4127 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4128 undefined.
4129
4130 Example:
4131 """"""""
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4136
4137 .. _i_shufflevector:
4138
4139 '``shufflevector``' Instruction
4140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4141
4142 Syntax:
4143 """""""
4144
4145 ::
4146
4147       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4148
4149 Overview:
4150 """""""""
4151
4152 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4153 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4154 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4155
4156 Arguments:
4157 """"""""""
4158
4159 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4160 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4161 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4162 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4163 same as the element type of the first two operands.
4164
4165 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4166 constant integer or undef values.
4167
4168 Semantics:
4169 """"""""""
4170
4171 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4172 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4173 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4174 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4175 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4176 only one vector.
4177
4178 Example:
4179 """"""""
4180
4181 .. code-block:: llvm
4182
4183       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4184                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4185       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4186                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4187       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4188                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4189       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4190                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4191
4192 Aggregate Operations
4193 --------------------
4194
4195 LLVM supports several instructions for working with
4196 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4197
4198 .. _i_extractvalue:
4199
4200 '``extractvalue``' Instruction
4201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4202
4203 Syntax:
4204 """""""
4205
4206 ::
4207
4208       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4209
4210 Overview:
4211 """""""""
4212
4213 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4214 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4215
4216 Arguments:
4217 """"""""""
4218
4219 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4220 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4221 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4222 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4223
4224 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4225
4226 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4227    omitted and assumed to be zero.
4228 -  At least one index must be specified.
4229 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4230
4231 Semantics:
4232 """"""""""
4233
4234 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4235 the index operands.
4236
4237 Example:
4238 """"""""
4239
4240 .. code-block:: llvm
4241
4242       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4243
4244 .. _i_insertvalue:
4245
4246 '``insertvalue``' Instruction
4247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4248
4249 Syntax:
4250 """""""
4251
4252 ::
4253
4254       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4255
4256 Overview:
4257 """""""""
4258
4259 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4260 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4261
4262 Arguments:
4263 """"""""""
4264
4265 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4266 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4267 a first-class value to insert. The following operands are constant
4268 indices indicating the position at which to insert the value in a
4269 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4270 to insert must have the same type as the value identified by the
4271 indices.
4272
4273 Semantics:
4274 """"""""""
4275
4276 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4277 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4278 indices is that of ``elt``.
4279
4280 Example:
4281 """"""""
4282
4283 .. code-block:: llvm
4284
4285       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4286       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4287       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4288
4289 .. _memoryops:
4290
4291 Memory Access and Addressing Operations
4292 ---------------------------------------
4293
4294 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4295 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4296 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4297 memory in LLVM.
4298
4299 .. _i_alloca:
4300
4301 '``alloca``' Instruction
4302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4303
4304 Syntax:
4305 """""""
4306
4307 ::
4308
4309       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4310
4311 Overview:
4312 """""""""
4313
4314 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4315 currently executing function, to be automatically released when this
4316 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4317 generic address space (address space zero).
4318
4319 Arguments:
4320 """"""""""
4321
4322 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4323 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4324 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4325 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4326 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4327 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4328 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4329 any convenient boundary compatible with the type.
4330
4331 '``type``' may be any sized type.
4332
4333 Semantics:
4334 """"""""""
4335
4336 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4337 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4338 memory is automatically released when the function returns. The
4339 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4340 variables that must have an address available. When the function returns
4341 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4342 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4343 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4344 is not specified.
4345
4346 Example:
4347 """"""""
4348
4349 .. code-block:: llvm
4350
4351       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4352       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4353       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4354       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4355
4356 .. _i_load:
4357
4358 '``load``' Instruction
4359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4360
4361 Syntax:
4362 """""""
4363
4364 ::
4365
4366       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4367       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4368       !<index> = !{ i32 1 }
4369
4370 Overview:
4371 """""""""
4372
4373 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4374
4375 Arguments:
4376 """"""""""
4377
4378 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4379 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4380 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4381 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4382 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4383 operations <volatile>`.
4384
4385 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4386 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4387 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4388 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4389 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4390 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4391 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4392 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4393 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4394 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4395 any defined semantics for atomic loads.
4396
4397 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4398 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4399 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4400 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4401 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4402 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4403 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4404
4405 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4406 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4407 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4408 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4409 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4410 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4411 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4412
4413 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4414 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4415 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4416 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4417 address points to memory which does not change value during program
4418 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4419 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4420
4421 Semantics:
4422 """"""""""
4423
4424 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4425 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4426 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4427 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4428 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4429 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4430 written using a store of the same type.
4431
4432 Examples:
4433 """""""""
4434
4435 .. code-block:: llvm
4436
4437       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4438       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4439       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4440
4441 .. _i_store:
4442
4443 '``store``' Instruction
4444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4445
4446 Syntax:
4447 """""""
4448
4449 ::
4450
4451       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4452       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4453
4454 Overview:
4455 """""""""
4456
4457 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4458
4459 Arguments:
4460 """"""""""
4461
4462 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4463 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4464 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4465 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4466 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4467 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4468 operations <volatile>`.
4469
4470 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4471 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4472 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4473 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4474 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4475 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4476 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4477 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4478 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4479 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4480 have any defined semantics for atomic stores.
4481
4482 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4483 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4484 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4485 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4486 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4487 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4488 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4489 safe.
4490
4491 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4492 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4493 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4494 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4495 be reused in the cache. The code generator may select special
4496 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4497 x86.
4498
4499 Semantics:
4500 """"""""""
4501
4502 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4503 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4504 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4505 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4506 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4507 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4508 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4509 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4510
4511 Example:
4512 """"""""
4513
4514 .. code-block:: llvm
4515
4516       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4517       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4518       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4519
4520 .. _i_fence:
4521
4522 '``fence``' Instruction
4523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4524
4525 Syntax:
4526 """""""
4527
4528 ::
4529
4530       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4531
4532 Overview:
4533 """""""""
4534
4535 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4536 between operations.
4537
4538 Arguments:
4539 """"""""""
4540
4541 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4542 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4543 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4544
4545 Semantics:
4546 """"""""""
4547
4548 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4549 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4550 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4551 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4552 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4553 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4554 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4555 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4556 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4557 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4558 *happens-before* edge.
4559
4560 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4561 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4562 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4563
4564 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4565 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4566 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4567
4568 Example:
4569 """"""""
4570
4571 .. code-block:: llvm
4572
4573       fence acquire                          ; yields {void}
4574       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4575
4576 .. _i_cmpxchg:
4577
4578 '``cmpxchg``' Instruction
4579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4580
4581 Syntax:
4582 """""""
4583
4584 ::
4585
4586       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4587
4588 Overview:
4589 """""""""
4590
4591 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4592 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4593 equal, it stores a new value into the memory.
4594
4595 Arguments:
4596 """"""""""
4597
4598 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4599 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4600 address, and a new value to place at that address if the compared values
4601 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4602 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4603 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4604 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4605 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4606 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4607 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4608
4609 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4610 synchronizes with other atomic operations.
4611
4612 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4613 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4614 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4615 respect to all other code in the system.
4616
4617 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4618 equal to the size in memory of the operand.
4619
4620 Semantics:
4621 """"""""""
4622
4623 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4624 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4625 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4626 returned.
4627
4628 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4629 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4630 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4631 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4632
4633 Example:
4634 """"""""
4635
4636 .. code-block:: llvm
4637
4638     entry:
4639       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4640       br label %loop
4641
4642     loop:
4643       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4644       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4645       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4646       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4647       br i1 %success, label %done, label %loop
4648
4649     done:
4650       ...
4651
4652 .. _i_atomicrmw:
4653
4654 '``atomicrmw``' Instruction
4655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4656
4657 Syntax:
4658 """""""
4659
4660 ::
4661
4662       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4663
4664 Overview:
4665 """""""""
4666
4667 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4668
4669 Arguments:
4670 """"""""""
4671
4672 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4673 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4674 operation. The operation must be one of the following keywords:
4675
4676 -  xchg
4677 -  add
4678 -  sub
4679 -  and
4680 -  nand
4681 -  or
4682 -  xor
4683 -  max
4684 -  min
4685 -  umax
4686 -  umin
4687
4688 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4689 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4690 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4691 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4692 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4693 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4694 operations <volatile>`.
4695
4696 Semantics:
4697 """"""""""
4698
4699 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4700 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4701 value at the location is returned. The modification is specified by the
4702 operation argument:
4703
4704 -  xchg: ``*ptr = val``
4705 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4706 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4707 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4708 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4709 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4710 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4711 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4712 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4713 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4714    comparison)
4715 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4716    comparison)
4717
4718 Example:
4719 """"""""
4720
4721 .. code-block:: llvm
4722
4723       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4724
4725 .. _i_getelementptr:
4726
4727 '``getelementptr``' Instruction
4728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4729
4730 Syntax:
4731 """""""
4732
4733 ::
4734
4735       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4736       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4737       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4738
4739 Overview:
4740 """""""""
4741
4742 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4743 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4744 address calculation only and does not access memory.
4745
4746 Arguments:
4747 """"""""""
4748
4749 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4750 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4751 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4752 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4753 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4754 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4755 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4756 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4757 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4758 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4759 would require loading the pointer before continuing calculation.
4760
4761 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4762 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4763 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4764 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4765 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4766 required to be constant. These integers are treated as signed values
4767 where relevant.
4768
4769 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4770 to LLVM:
4771
4772 .. code-block:: c
4773
4774     struct RT {
4775       char A;
4776       int B[10][20];
4777       char C;
4778     };
4779     struct ST {
4780       int X;
4781       double Y;
4782       struct RT Z;
4783     };
4784
4785     int *foo(struct ST *s) {
4786       return &s[1].Z.B[5][13];
4787     }
4788
4789 The LLVM code generated by Clang is:
4790
4791 .. code-block:: llvm
4792
4793     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4794     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4795
4796     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4797     entry:
4798       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4799       ret i32* %arrayidx
4800     }
4801
4802 Semantics:
4803 """"""""""
4804
4805 In the example above, the first index is indexing into the
4806 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4807 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4808 indexes into the third element of the structure, yielding a
4809 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4810 structure. The third index indexes into the second element of the
4811 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4812 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4813 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4814 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4815
4816 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4817 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4818 for the given testcase is equivalent to:
4819
4820 .. code-block:: llvm
4821
4822     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4823       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4824       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4825       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4826       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4827       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4828       ret i32* %t5
4829     }
4830
4831 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4832 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4833 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4834 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4835 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4836 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4837 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4838 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4839 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4840 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4841
4842 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4843 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4844 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4845 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4846 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4847 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4848 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4849 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4850 information.
4851
4852 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4853 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4854
4855 Example:
4856 """"""""
4857
4858 .. code-block:: llvm
4859
4860         ; yields [12 x i8]*:aptr
4861         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4862         ; yields i8*:vptr
4863         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4864         ; yields i8*:eptr
4865         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4866         ; yields i32*:iptr
4867         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4868
4869 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4870 must be a vector with the same number of elements. For example:
4871
4872 .. code-block:: llvm
4873
4874      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4875
4876 Conversion Operations
4877 ---------------------
4878
4879 The instructions in this category are the conversion instructions
4880 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4881 various bit conversions on the operand.
4882
4883 '``trunc .. to``' Instruction
4884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4885
4886 Syntax:
4887 """""""
4888
4889 ::
4890
4891       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4892
4893 Overview:
4894 """""""""
4895
4896 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4897
4898 Arguments:
4899 """"""""""
4900
4901 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4902 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4903 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4904 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4905 types are not allowed.
4906
4907 Semantics:
4908 """"""""""
4909
4910 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4911 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4912 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4913 It will always truncate bits.
4914
4915 Example:
4916 """"""""
4917
4918 .. code-block:: llvm
4919
4920       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4921       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4922       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4923       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4924
4925 '``zext .. to``' Instruction
4926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4927
4928 Syntax:
4929 """""""
4930
4931 ::
4932
4933       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4934
4935 Overview:
4936 """""""""
4937
4938 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4939
4940 Arguments:
4941 """"""""""
4942
4943 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4944 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4945 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4946 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4947
4948 Semantics:
4949 """"""""""
4950
4951 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4952 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4953
4954 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4955
4956 Example:
4957 """"""""
4958
4959 .. code-block:: llvm
4960
4961       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4962       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4963       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4964
4965 '``sext .. to``' Instruction
4966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4967
4968 Syntax:
4969 """""""
4970
4971 ::
4972
4973       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4974
4975 Overview:
4976 """""""""
4977
4978 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4979
4980 Arguments:
4981 """"""""""
4982
4983 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4984 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4985 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4986 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4987
4988 Semantics:
4989 """"""""""
4990
4991 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4992 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4993 of the type ``ty2``.
4994
4995 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4996
4997 Example:
4998 """"""""
4999
5000 .. code-block:: llvm
5001
5002       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5003       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5004       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5005
5006 '``fptrunc .. to``' Instruction
5007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5008
5009 Syntax:
5010 """""""
5011
5012 ::
5013
5014       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5015
5016 Overview:
5017 """""""""
5018
5019 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5020
5021 Arguments:
5022 """"""""""
5023
5024 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5025 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5026 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5027 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5028
5029 Semantics:
5030 """"""""""
5031
5032 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5033 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5034 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5035 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5036
5037 Example:
5038 """"""""
5039
5040 .. code-block:: llvm
5041
5042       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5043       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5044
5045 '``fpext .. to``' Instruction
5046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5047
5048 Syntax:
5049 """""""
5050
5051 ::
5052
5053       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5054
5055 Overview:
5056 """""""""
5057
5058 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5059 point value.
5060
5061 Arguments:
5062 """"""""""
5063
5064 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5065 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5066 to. The source type must be smaller than the destination type.
5067
5068 Semantics:
5069 """"""""""
5070
5071 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5072 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5073 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5074 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5075 *no-op cast* for a floating point cast.
5076
5077 Example:
5078 """"""""
5079
5080 .. code-block:: llvm
5081
5082       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5083       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5084
5085 '``fptoui .. to``' Instruction
5086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5087
5088 Syntax:
5089 """""""
5090
5091 ::
5092
5093       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5094
5095 Overview:
5096 """""""""
5097
5098 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5099 integer equivalent of type ``ty2``.
5100
5101 Arguments:
5102 """"""""""
5103
5104 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5105 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5106 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5107 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5108 type with the same number of elements as ``ty``
5109
5110 Semantics:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5114 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5115 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5116 are undefined.
5117
5118 Example:
5119 """"""""
5120
5121 .. code-block:: llvm
5122
5123       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5124       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5125       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5126
5127 '``fptosi .. to``' Instruction
5128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5129
5130 Syntax:
5131 """""""
5132
5133 ::
5134
5135       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5136
5137 Overview:
5138 """""""""
5139
5140 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5141 ``value`` to type ``ty2``.
5142
5143 Arguments:
5144 """"""""""
5145
5146 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5147 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5148 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5149 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5150 type with the same number of elements as ``ty``
5151
5152 Semantics:
5153 """"""""""
5154
5155 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5156 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5157 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5158 are undefined.
5159
5160 Example:
5161 """"""""
5162
5163 .. code-block:: llvm
5164
5165       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5166       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5167       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5168
5169 '``uitofp .. to``' Instruction
5170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5171
5172 Syntax:
5173 """""""
5174
5175 ::
5176
5177       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5178
5179 Overview:
5180 """""""""
5181
5182 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5183 and converts that value to the ``ty2`` type.
5184
5185 Arguments:
5186 """"""""""
5187
5188 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5189 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5190 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5191 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5192 type with the same number of elements as ``ty``
5193
5194 Semantics:
5195 """"""""""
5196
5197 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5198 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5199 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5200 are undefined.
5201
5202 Example:
5203 """"""""
5204
5205 .. code-block:: llvm
5206
5207       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5208       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5209
5210 '``sitofp .. to``' Instruction
5211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5212
5213 Syntax:
5214 """""""
5215
5216 ::
5217
5218       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5219
5220 Overview:
5221 """""""""
5222
5223 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5224 converts that value to the ``ty2`` type.
5225
5226 Arguments:
5227 """"""""""
5228
5229 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5230 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5231 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5232 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5233 type with the same number of elements as ``ty``
5234
5235 Semantics:
5236 """"""""""
5237
5238 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5239 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5240 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5241 undefined.
5242
5243 Example:
5244 """"""""
5245
5246 .. code-block:: llvm
5247
5248       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5249       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5250
5251 .. _i_ptrtoint:
5252
5253 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5255
5256 Syntax:
5257 """""""
5258
5259 ::
5260
5261       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5262
5263 Overview:
5264 """""""""
5265
5266 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5267 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5268
5269 Arguments:
5270 """"""""""
5271
5272 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5273 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5274 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5275 a vector of integers type.
5276
5277 Semantics:
5278 """"""""""
5279
5280 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5281 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5282 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5283 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5284 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5285 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5286 change.
5287
5288 Example:
5289 """"""""
5290
5291 .. code-block:: llvm
5292
5293       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5294       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5295       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5296
5297 .. _i_inttoptr:
5298
5299 '``inttoptr .. to``' Instruction
5300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5301
5302 Syntax:
5303 """""""
5304
5305 ::
5306
5307       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5308
5309 Overview:
5310 """""""""
5311
5312 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5313 pointer type, ``ty2``.
5314
5315 Arguments:
5316 """"""""""
5317
5318 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5319 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5320 type.
5321
5322 Semantics:
5323 """"""""""
5324
5325 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5326 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5327 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5328 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5329 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5330 nothing is done (*no-op cast*).
5331
5332 Example:
5333 """"""""
5334
5335 .. code-block:: llvm
5336
5337       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5338       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5339       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5340       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5341
5342 .. _i_bitcast:
5343
5344 '``bitcast .. to``' Instruction
5345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5346
5347 Syntax:
5348 """""""
5349
5350 ::
5351
5352       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5353
5354 Overview:
5355 """""""""
5356
5357 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5358 changing any bits.
5359
5360 Arguments:
5361 """"""""""
5362
5363 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5364 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5365 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5366 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5367 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5368 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5369 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5370 size).
5371
5372 Semantics:
5373 """"""""""
5374
5375 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5376 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5377 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5378 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5379 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5380 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5381 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5382 first.
5383
5384 Example:
5385 """"""""
5386
5387 .. code-block:: llvm
5388
5389       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5390       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5391       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5392       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5393
5394 .. _otherops:
5395
5396 Other Operations
5397 ----------------
5398
5399 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5400 which defy better classification.
5401
5402 .. _i_icmp:
5403
5404 '``icmp``' Instruction
5405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5406
5407 Syntax:
5408 """""""
5409
5410 ::
5411
5412       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5413
5414 Overview:
5415 """""""""
5416
5417 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5418 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5419 pointer, or pointer vector operands.
5420
5421 Arguments:
5422 """"""""""
5423
5424 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5425 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5426 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5427
5428 #. ``eq``: equal
5429 #. ``ne``: not equal
5430 #. ``ugt``: unsigned greater than
5431 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5432 #. ``ult``: unsigned less than
5433 #. ``ule``: unsigned less or equal
5434 #. ``sgt``: signed greater than
5435 #. ``sge``: signed greater or equal
5436 #. ``slt``: signed less than
5437 #. ``sle``: signed less or equal
5438
5439 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5440 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5441 must also be identical types.
5442
5443 Semantics:
5444 """"""""""
5445
5446 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5447 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5448 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5449
5450 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5451    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5452 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5453    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5454 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5455    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5456 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5457    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5458 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5459    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5460 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5461    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5462 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5463    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5464 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5465    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5466 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5467    if ``op1`` is less than ``op2``.
5468 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5469    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5470
5471 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5472 are compared as if they were integers.
5473
5474 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5475 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5476 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5477
5478 Example:
5479 """"""""
5480
5481 .. code-block:: llvm
5482
5483       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5484       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5485       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5486       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5487       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5488       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5489
5490 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5491 ``icmp`` instruction.
5492
5493 .. _i_fcmp:
5494
5495 '``fcmp``' Instruction
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497
5498 Syntax:
5499 """""""
5500
5501 ::
5502
5503       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5504
5505 Overview:
5506 """""""""
5507
5508 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5509 values based on comparison of its operands.
5510
5511 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5512 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5513
5514 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5515 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5516 compared.
5517
5518 Arguments:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5522 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5523 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5524
5525 #. ``false``: no comparison, always returns false
5526 #. ``oeq``: ordered and equal
5527 #. ``ogt``: ordered and greater than
5528 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5529 #. ``olt``: ordered and less than
5530 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5531 #. ``one``: ordered and not equal
5532 #. ``ord``: ordered (no nans)
5533 #. ``ueq``: unordered or equal
5534 #. ``ugt``: unordered or greater than
5535 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5536 #. ``ult``: unordered or less than
5537 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5538 #. ``une``: unordered or not equal
5539 #. ``uno``: unordered (either nans)
5540 #. ``true``: no comparison, always returns true
5541
5542 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5543 that either operand may be a QNAN.
5544
5545 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5546 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5547 type. They must have identical types.
5548
5549 Semantics:
5550 """"""""""
5551
5552 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5553 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5554 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5555 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5556
5557 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5558 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5559    is equal to ``op2``.
5560 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5561    is greater than ``op2``.
5562 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5563    is greater than or equal to ``op2``.
5564 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5565    is less than ``op2``.
5566 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5567    is less than or equal to ``op2``.
5568 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5569    is not equal to ``op2``.
5570 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5571 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5572    equal to ``op2``.
5573 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5574    greater than ``op2``.
5575 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5576    greater than or equal to ``op2``.
5577 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5578    less than ``op2``.
5579 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5580    less than or equal to ``op2``.
5581 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5582    not equal to ``op2``.
5583 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5584 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5585
5586 Example:
5587 """"""""
5588
5589 .. code-block:: llvm
5590
5591       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5592       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5593       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5594       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5595
5596 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5597 ``fcmp`` instruction.
5598
5599 .. _i_phi:
5600
5601 '``phi``' Instruction
5602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5603
5604 Syntax:
5605 """""""
5606
5607 ::
5608
5609       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5610
5611 Overview:
5612 """""""""
5613
5614 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5615 graph representing the function.
5616
5617 Arguments:
5618 """"""""""
5619
5620 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5621 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5622 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5623 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5624 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5625 label arguments.
5626
5627 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5628 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5629 block.
5630
5631 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5632 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5633 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5634 instruction's return value on the same edge).
5635
5636 Semantics:
5637 """"""""""
5638
5639 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5640 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5641 executed just prior to the current block.
5642
5643 Example:
5644 """"""""
5645
5646 .. code-block:: llvm
5647
5648     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5649       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5650       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5651       br label %Loop
5652
5653 .. _i_select:
5654
5655 '``select``' Instruction
5656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5657
5658 Syntax:
5659 """""""
5660
5661 ::
5662
5663       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5664
5665       selty is either i1 or {<N x i1>}
5666
5667 Overview:
5668 """""""""
5669
5670 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5671 condition, without branching.
5672
5673 Arguments:
5674 """"""""""
5675
5676 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5677 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5678 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5679 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5680 elements.
5681
5682 Semantics:
5683 """"""""""
5684
5685 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5686 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5687 argument.
5688
5689 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5690 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5691
5692 Example:
5693 """"""""
5694
5695 .. code-block:: llvm
5696
5697       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5698
5699 .. _i_call:
5700
5701 '``call``' Instruction
5702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5703
5704 Syntax:
5705 """""""
5706
5707 ::
5708
5709       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5710
5711 Overview:
5712 """""""""
5713
5714 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5715
5716 Arguments:
5717 """"""""""
5718
5719 This instruction requires several arguments:
5720
5721 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5722    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5723    be marked "tail" even if they do not occur before a
5724    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5725    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5726    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5727    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5728    automatic `sibling call
5729    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5730    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5731    when the following extra requirements are met:
5732
5733    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5734    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5735       uses value of call or is void).
5736    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5737       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5738    -  `Platform specific constraints are
5739       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5740
5741 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5742    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5743    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5744    calling convention of the call must match the calling convention of
5745    the target function, or else the behavior is undefined.
5746 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5747    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5748    are valid here.
5749 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5750    type of the return value. Functions that return no value are marked
5751    ``void``.
5752 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5753    being invoked. The argument types must match the types implied by
5754    this signature. This type can be omitted if the function is not
5755    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5756    function.
5757 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5758    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5759    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5760    to function value.
5761 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5762    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5763    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5764    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5765    extra arguments can be specified.
5766 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5767    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5768    attributes are valid here.
5769
5770 Semantics:
5771 """"""""""
5772
5773 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5774 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5775 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5776 flow continues with the instruction after the function call, and the
5777 return value of the function is bound to the result argument.
5778
5779 Example:
5780 """"""""
5781
5782 .. code-block:: llvm
5783
5784       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5785       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5786       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5787       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5788       call void %foo(i8 97 signext)
5789
5790       %struct.A = type { i32, i8 }
5791       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5792       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5793       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5794       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5795       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5796
5797 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5798 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5799 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5800 This is something we'd like to change in the future to provide better
5801 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5802
5803 .. _i_va_arg:
5804
5805 '``va_arg``' Instruction
5806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5807
5808 Syntax:
5809 """""""
5810
5811 ::
5812
5813       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5814
5815 Overview:
5816 """""""""
5817
5818 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5819 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5820 the ``va_arg`` macro in C.
5821
5822 Arguments:
5823 """"""""""
5824
5825 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5826 argument. It returns a value of the specified argument type and
5827 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5828 type of ``va_list`` is target specific.
5829
5830 Semantics:
5831 """"""""""
5832
5833 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5834 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5835 the next argument. For more information, see the variable argument
5836 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5837
5838 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5839 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5840 function.
5841
5842 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5843 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5844
5845 Example:
5846 """"""""
5847
5848 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5849
5850 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5851 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5852 types on any target.
5853
5854 .. _i_landingpad:
5855
5856 '``landingpad``' Instruction
5857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5858
5859 Syntax:
5860 """""""
5861
5862 ::
5863
5864       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5865       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5866
5867       <clause> := catch <type> <value>
5868       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5869
5870 Overview:
5871 """""""""
5872
5873 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5874 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5875 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
5876 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5877 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5878 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5879
5880 Arguments:
5881 """"""""""
5882
5883 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5884 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5885 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5886
5887 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
5888 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5889 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5890 clause takes an array constant as its argument. Use
5891 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5892 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5893 the ``cleanup`` flag.
5894
5895 Semantics:
5896 """"""""""
5897
5898 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5899 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5900 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5901 calling conventions, how the personality function results are
5902 represented in LLVM IR is target specific.
5903
5904 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5905 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5906 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5907 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5908 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5909 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5910 unwinding continues further up the call stack.
5911
5912 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5913
5914 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5915    of an '``invoke``' instruction.
5916 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5917    first non-PHI instruction.
5918 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5919    pad block.
5920 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5921    '``landingpad``' instruction.
5922 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5923    personality function.
5924
5925 Example:
5926 """"""""
5927
5928 .. code-block:: llvm
5929
5930       ;; A landing pad which can catch an integer.
5931       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5932                catch i8** @_ZTIi
5933       ;; A landing pad that is a cleanup.
5934       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5935                cleanup
5936       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5937       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5938                catch i8** @_ZTIi
5939                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5940
5941 .. _intrinsics:
5942
5943 Intrinsic Functions
5944 ===================
5945
5946 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5947 have well known names and semantics and are required to follow certain
5948 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5949 for the LLVM language that does not require changing all of the
5950 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5951 reader/writer, the parser, etc...).
5952
5953 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5954 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5955 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5956 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5957 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5958 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5959 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5960 are added that they be documented here.
5961
5962 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5963 represents a family of functions that perform the same operation but on
5964 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5965 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5966 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5967 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5968 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5969 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5970 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5971 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5972 argument or the result.
5973
5974 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5975 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5976 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5977 whose type is matched against another type do not. For example, the
5978 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5979 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5980 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5981 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5982 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5983 type is matched against the return type, it does not require its own
5984 name suffix.
5985
5986 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5987 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5988
5989 .. _int_varargs:
5990
5991 Variable Argument Handling Intrinsics
5992 -------------------------------------
5993
5994 Variable argument support is defined in LLVM with the
5995 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5996 functions. These functions are related to the similarly named macros
5997 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5998
5999 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6000 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6001 does not define what this type is, so all transformations should be
6002 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6003
6004 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6005 variable argument handling intrinsic functions are used.
6006
6007 .. code-block:: llvm
6008
6009     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6010       ; Initialize variable argument processing
6011       %ap = alloca i8*
6012       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6013       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6014
6015       ; Read a single integer argument
6016       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6017
6018       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6019       %aq = alloca i8*
6020       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6021       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6022       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6023
6024       ; Stop processing of arguments.
6025       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6026       ret i32 %tmp
6027     }
6028
6029     declare void @llvm.va_start(i8*)
6030     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6031     declare void @llvm.va_end(i8*)
6032
6033 .. _int_va_start:
6034
6035 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6037
6038 Syntax:
6039 """""""
6040
6041 ::
6042
6043       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6044
6045 Overview:
6046 """""""""
6047
6048 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6049 subsequent use by ``va_arg``.
6050
6051 Arguments:
6052 """"""""""
6053
6054 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6055
6056 Semantics:
6057 """"""""""
6058
6059 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6060 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6061 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6062 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6063 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6064 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6065 that out.
6066
6067 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6069
6070 Syntax:
6071 """""""
6072
6073 ::
6074
6075       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6076
6077 Overview:
6078 """""""""
6079
6080 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6081 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6082
6083 Arguments:
6084 """"""""""
6085
6086 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6087
6088 Semantics:
6089 """"""""""
6090
6091 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6092 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6093 element to which the argument points. Calls to
6094 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6095 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6096 ``llvm.va_end``.
6097
6098 .. _int_va_copy:
6099
6100 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6102
6103 Syntax:
6104 """""""
6105
6106 ::
6107
6108       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6109
6110 Overview:
6111 """""""""
6112
6113 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6114 from the source argument list to the destination argument list.
6115
6116 Arguments:
6117 """"""""""
6118
6119 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6120 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6121
6122 Semantics:
6123 """"""""""
6124
6125 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6126 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6127 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6128 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6129 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6130
6131 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6132 --------------------------------------
6133
6134 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6135 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6136 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6137 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6138 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6139 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6140 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6141 details, see `Accurate Garbage Collection with
6142 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6143
6144 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6145 address space (address space zero).
6146
6147 .. _int_gcroot:
6148
6149 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6151
6152 Syntax:
6153 """""""
6154
6155 ::
6156
6157       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6158
6159 Overview:
6160 """""""""
6161
6162 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6163 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6164
6165 Arguments:
6166 """"""""""
6167
6168 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6169 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6170 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6171 root.
6172
6173 Semantics:
6174 """"""""""
6175
6176 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6177 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6178 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6179 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6180 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6181
6182 .. _int_gcread:
6183
6184 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6186
6187 Syntax:
6188 """""""
6189
6190 ::
6191
6192       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6193
6194 Overview:
6195 """""""""
6196
6197 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6198 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6199 barriers.
6200
6201 Arguments:
6202 """"""""""
6203
6204 The second argument is the address to read from, which should be an
6205 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6206 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6207 runtime (otherwise null).
6208
6209 Semantics:
6210 """"""""""
6211
6212 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6213 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6214 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6215 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6216 algorithm <gc>`.
6217
6218 .. _int_gcwrite:
6219
6220 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6222
6223 Syntax:
6224 """""""
6225
6226 ::
6227
6228       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6229
6230 Overview:
6231 """""""""
6232
6233 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6234 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6235 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6236
6237 Arguments:
6238 """"""""""
6239
6240 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6241 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6242 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6243 object, Obj may be null.
6244
6245 Semantics:
6246 """"""""""
6247
6248 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6249 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6250 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6251 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6252 algorithm <gc>`.
6253
6254 Code Generator Intrinsics
6255 -------------------------
6256
6257 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6258 may only be implemented with code generator support.
6259
6260 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6262
6263 Syntax:
6264 """""""
6265
6266 ::
6267
6268       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6269
6270 Overview:
6271 """""""""
6272
6273 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6274 target-specific value indicating the return address of the current
6275 function or one of its callers.
6276
6277 Arguments:
6278 """"""""""
6279
6280 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6281 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6282 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6283 value.
6284
6285 Semantics:
6286 """"""""""
6287
6288 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6289 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6290 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6291 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6292 used for debugging purposes.
6293
6294 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6295 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6296 of the obvious source-language caller.
6297
6298 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6300
6301 Syntax:
6302 """""""
6303
6304 ::
6305
6306       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6307
6308 Overview:
6309 """""""""
6310
6311 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6312 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6313
6314 Arguments:
6315 """"""""""
6316
6317 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6318 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6319 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6320 value.
6321
6322 Semantics:
6323 """"""""""
6324
6325 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6326 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6327 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6328 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6329 used for debugging purposes.
6330
6331 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6332 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6333 of the obvious source-language caller.
6334
6335 .. _int_stacksave:
6336
6337 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6339
6340 Syntax:
6341 """""""
6342
6343 ::
6344
6345       declare i8* @llvm.stacksave()
6346
6347 Overview:
6348 """""""""
6349
6350 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6351 of the function stack, for use with
6352 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6353 implementing language features like scoped automatic variable sized
6354 arrays in C99.
6355
6356 Semantics:
6357 """"""""""
6358
6359 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6360 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6361 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6362 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6363 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6364 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6365 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6366
6367 .. _int_stackrestore:
6368
6369 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6371
6372 Syntax:
6373 """""""
6374
6375 ::
6376
6377       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6378
6379 Overview:
6380 """""""""
6381
6382 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6383 the function stack to the state it was in when the corresponding
6384 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6385 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6386 sized arrays in C99.
6387
6388 Semantics:
6389 """"""""""
6390
6391 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6392
6393 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6395
6396 Syntax:
6397 """""""
6398
6399 ::
6400
6401       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6402
6403 Overview:
6404 """""""""
6405
6406 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6407 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6408 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6409 its performance characteristics.
6410
6411 Arguments:
6412 """"""""""
6413
6414 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6415 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6416 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6417 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6418 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6419 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6420 arguments must be constant integers.
6421
6422 Semantics:
6423 """"""""""
6424
6425 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6426 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6427 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6428 the processor cache for better performance.
6429
6430 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6432
6433 Syntax:
6434 """""""
6435
6436 ::
6437
6438       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6439
6440 Overview:
6441 """""""""
6442
6443 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6444 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6445 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6446 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6447 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6448 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6449 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6450 allow correlations of simulation runs.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6456
6457 Semantics:
6458 """"""""""
6459
6460 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6461 that do not support this intrinsic may ignore it.
6462
6463 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6465
6466 Syntax:
6467 """""""
6468
6469 ::
6470
6471       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6472
6473 Overview:
6474 """""""""
6475
6476 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6477 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6478 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6479 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6480 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6481 timings.
6482
6483 Semantics:
6484 """"""""""
6485
6486 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6487 memory. Implementations are allowed to either return a application
6488 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6489 is lowered to a constant 0.
6490
6491 Standard C Library Intrinsics
6492 -----------------------------
6493
6494 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6495 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6496 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6497 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6498
6499 .. _int_memcpy:
6500
6501 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6503
6504 Syntax:
6505 """""""
6506
6507 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6508 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6509 support all bit widths however.
6510
6511 ::
6512
6513       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6514                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6515       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6516                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6517
6518 Overview:
6519 """""""""
6520
6521 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6522 source location to the destination location.
6523
6524 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6525 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6526 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6527
6528 Arguments:
6529 """"""""""
6530
6531 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6532 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6533 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6534 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6535 boolean indicating a volatile access.
6536
6537 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6538 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6539 are aligned to that boundary.
6540
6541 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6542 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6543 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6544
6545 Semantics:
6546 """"""""""
6547
6548 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6549 source location to the destination location, which are not allowed to
6550 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6551 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6552 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6553
6554 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6556
6557 Syntax:
6558 """""""
6559
6560 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6561 bit width and for different address space. Not all targets support all
6562 bit widths however.
6563
6564 ::
6565
6566       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6567                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6568       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6569                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6570
6571 Overview:
6572 """""""""
6573
6574 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6575 source location to the destination location. It is similar to the
6576 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6577 overlap.
6578
6579 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6580 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6581 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6582
6583 Arguments:
6584 """"""""""
6585
6586 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6587 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6588 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6589 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6590 boolean indicating a volatile access.
6591
6592 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6593 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6594 aligned to that boundary.
6595
6596 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6597 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6598 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6599
6600 Semantics:
6601 """"""""""
6602
6603 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6604 source location to the destination location, which may overlap. It
6605 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6606 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6607 otherwise it should be set to 0 or 1.
6608
6609 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6611
6612 Syntax:
6613 """""""
6614
6615 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6616 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6617 support all bit widths.
6618
6619 ::
6620
6621       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6622                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6623       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6624                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6625
6626 Overview:
6627 """""""""
6628
6629 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6630 particular byte value.
6631
6632 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6633 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6634 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6635
6636 Arguments:
6637 """"""""""
6638
6639 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6640 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6641 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6642 argument is the known alignment of the destination location.
6643
6644 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6645 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6646 that boundary.
6647
6648 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6649 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6650 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6651
6652 Semantics:
6653 """"""""""
6654
6655 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6656 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6657 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6658 it should be set to 0 or 1.
6659
6660 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6662
6663 Syntax:
6664 """""""
6665
6666 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6667 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6668 all types however.
6669
6670 ::
6671
6672       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6673       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6674       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6675       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6676       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6677
6678 Overview:
6679 """""""""
6680
6681 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6682 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6683 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6684 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6685 because there is no need to worry about errno being set).
6686 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6687
6688 Arguments:
6689 """"""""""
6690
6691 The argument and return value are floating point numbers of the same
6692 type.
6693
6694 Semantics:
6695 """"""""""
6696
6697 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6698 nonnegative floating point number.
6699
6700 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702
6703 Syntax:
6704 """""""
6705
6706 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6707 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6708 all types however.
6709
6710 ::
6711
6712       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6713       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6714       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6715       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6716       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6717
6718 Overview:
6719 """""""""
6720
6721 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6722 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6723 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6724 used, the second argument remains a scalar integer value.
6725
6726 Arguments:
6727 """"""""""
6728
6729 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6730 raise to that power.
6731
6732 Semantics:
6733 """"""""""
6734
6735 This function returns the first value raised to the second power with an
6736 unspecified sequence of rounding operations.
6737
6738 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6740
6741 Syntax:
6742 """""""
6743
6744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6746 all types however.
6747
6748 ::
6749
6750       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6751       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6752       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6753       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6754       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6755
6756 Overview:
6757 """""""""
6758
6759 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6760
6761 Arguments:
6762 """"""""""
6763
6764 The argument and return value are floating point numbers of the same
6765 type.
6766
6767 Semantics:
6768 """"""""""
6769
6770 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6771 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6772 conditions in the same way.
6773
6774 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6776
6777 Syntax:
6778 """""""
6779
6780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6781 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6782 all types however.
6783
6784 ::
6785
6786       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6787       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6788       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6789       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6790       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6791
6792 Overview:
6793 """""""""
6794
6795 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6796
6797 Arguments:
6798 """"""""""
6799
6800 The argument and return value are floating point numbers of the same
6801 type.
6802
6803 Semantics:
6804 """"""""""
6805
6806 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6807 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6808 conditions in the same way.
6809
6810 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6812
6813 Syntax:
6814 """""""
6815
6816 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6817 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6818 all types however.
6819
6820 ::
6821
6822       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6823       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6824       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6825       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6826       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6827
6828 Overview:
6829 """""""""
6830
6831 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6832 specified (positive or negative) power.
6833
6834 Arguments:
6835 """"""""""
6836
6837 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6838 to raise to that power.
6839
6840 Semantics:
6841 """"""""""
6842
6843 This function returns the first value raised to the second power,
6844 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6845 handles error conditions in the same way.
6846
6847 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6849
6850 Syntax:
6851 """""""
6852
6853 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6854 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6855 all types however.
6856
6857 ::
6858
6859       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6860       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6861       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6862       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6863       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6864
6865 Overview:
6866 """""""""
6867
6868 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6869
6870 Arguments:
6871 """"""""""
6872
6873 The argument and return value are floating point numbers of the same
6874 type.
6875
6876 Semantics:
6877 """"""""""
6878
6879 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6880 would, and handles error conditions in the same way.
6881
6882 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6884
6885 Syntax:
6886 """""""
6887
6888 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6889 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6890 all types however.
6891
6892 ::
6893
6894       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6895       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6896       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6897       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6898       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6899
6900 Overview:
6901 """""""""
6902
6903 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6904
6905 Arguments:
6906 """"""""""
6907
6908 The argument and return value are floating point numbers of the same
6909 type.
6910
6911 Semantics:
6912 """"""""""
6913
6914 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6915 would, and handles error conditions in the same way.
6916
6917 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6919
6920 Syntax:
6921 """""""
6922
6923 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6924 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6925 all types however.
6926
6927 ::
6928
6929       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6930       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6931       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6932       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6933       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6934
6935 Overview:
6936 """""""""
6937
6938 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6939
6940 Arguments:
6941 """"""""""
6942
6943 The argument and return value are floating point numbers of the same
6944 type.
6945
6946 Semantics:
6947 """"""""""
6948
6949 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6950 would, and handles error conditions in the same way.
6951
6952 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6954
6955 Syntax:
6956 """""""
6957
6958 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6959 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6960 all types however.
6961
6962 ::
6963
6964       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6965       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6966       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6967       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6968       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6969
6970 Overview:
6971 """""""""
6972
6973 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6974
6975 Arguments:
6976 """"""""""
6977
6978 The argument and return value are floating point numbers of the same
6979 type.
6980
6981 Semantics:
6982 """"""""""
6983
6984 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6985 would, and handles error conditions in the same way.
6986
6987 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6989
6990 Syntax:
6991 """""""
6992
6993 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6994 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6995 all types however.
6996
6997 ::
6998
6999       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7000       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7001       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7002       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7003       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7004
7005 Overview:
7006 """""""""
7007
7008 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7009
7010 Arguments:
7011 """"""""""
7012
7013 The argument and return value are floating point numbers of the same
7014 type.
7015
7016 Semantics:
7017 """"""""""
7018
7019 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7020 would, and handles error conditions in the same way.
7021
7022 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7024
7025 Syntax:
7026 """""""
7027
7028 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7029 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7030 all types however.
7031
7032 ::
7033
7034       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7035       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7036       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7037       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7038       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7039
7040 Overview:
7041 """""""""
7042
7043 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7044 operation.
7045
7046 Arguments:
7047 """"""""""
7048
7049 The argument and return value are floating point numbers of the same
7050 type.
7051
7052 Semantics:
7053 """"""""""
7054
7055 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7056 would.
7057
7058 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7060
7061 Syntax:
7062 """""""
7063
7064 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7065 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7066 all types however.
7067
7068 ::
7069
7070       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7071       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7072       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7073       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7074       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7075
7076 Overview:
7077 """""""""
7078
7079 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7080 operand.
7081
7082 Arguments:
7083 """"""""""
7084
7085 The argument and return value are floating point numbers of the same
7086 type.
7087
7088 Semantics:
7089 """"""""""
7090
7091 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7092 would, and handles error conditions in the same way.
7093
7094 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7096
7097 Syntax:
7098 """""""
7099
7100 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7101 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7102 all types however.
7103
7104 ::
7105
7106       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7107       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7108       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7109       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7110       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7111
7112 Overview:
7113 """""""""
7114
7115 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7116
7117 Arguments:
7118 """"""""""
7119
7120 The argument and return value are floating point numbers of the same
7121 type.
7122
7123 Semantics:
7124 """"""""""
7125
7126 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7127 would, and handles error conditions in the same way.
7128
7129 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7131
7132 Syntax:
7133 """""""
7134
7135 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7136 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7137 all types however.
7138
7139 ::
7140
7141       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7142       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7143       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7144       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7145       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7146
7147 Overview:
7148 """""""""
7149
7150 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7151
7152 Arguments:
7153 """"""""""
7154
7155 The argument and return value are floating point numbers of the same
7156 type.
7157
7158 Semantics:
7159 """"""""""
7160
7161 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7162 would, and handles error conditions in the same way.
7163
7164 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7166
7167 Syntax:
7168 """""""
7169
7170 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7171 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7172 all types however.
7173
7174 ::
7175
7176       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7177       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7178       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7179       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7180       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7181
7182 Overview:
7183 """""""""
7184
7185 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7186 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7187
7188 Arguments:
7189 """"""""""
7190
7191 The argument and return value are floating point numbers of the same
7192 type.
7193
7194 Semantics:
7195 """"""""""
7196
7197 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7198 would, and handles error conditions in the same way.
7199
7200 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7202
7203 Syntax:
7204 """""""
7205
7206 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7207 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7208 all types however.
7209
7210 ::
7211
7212       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7213       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7214       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7215       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7216       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7217
7218 Overview:
7219 """""""""
7220
7221 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7222 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7223 operand isn't an integer.
7224
7225 Arguments:
7226 """"""""""
7227
7228 The argument and return value are floating point numbers of the same
7229 type.
7230
7231 Semantics:
7232 """"""""""
7233
7234 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7235 would, and handles error conditions in the same way.
7236
7237 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7239
7240 Syntax:
7241 """""""
7242
7243 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7244 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7245 all types however.
7246
7247 ::
7248
7249       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7250       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7251       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7252       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7253       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7254
7255 Overview:
7256 """""""""
7257
7258 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7259 nearest integer.
7260
7261 Arguments:
7262 """"""""""
7263
7264 The argument and return value are floating point numbers of the same
7265 type.
7266
7267 Semantics:
7268 """"""""""
7269
7270 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7271 functions would, and handles error conditions in the same way.
7272
7273 Bit Manipulation Intrinsics
7274 ---------------------------
7275
7276 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7277 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7278
7279 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7281
7282 Syntax:
7283 """""""
7284
7285 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7286 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7287
7288 ::
7289
7290       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7291       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7292       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7293
7294 Overview:
7295 """""""""
7296
7297 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7298 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7299 These are useful for performing operations on data that is not in the
7300 target's native byte order.
7301
7302 Semantics:
7303 """"""""""
7304
7305 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7306 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7307 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7308 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7309 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7310 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7311 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7312 respectively).
7313
7314 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7316
7317 Syntax:
7318 """""""
7319
7320 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7321 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7322 support all bit widths or vector types, however.
7323
7324 ::
7325
7326       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7327       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7328       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7329       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7330       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7331       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7332
7333 Overview:
7334 """""""""
7335
7336 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7337 in a value.
7338
7339 Arguments:
7340 """"""""""
7341
7342 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7343 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7344 match the argument type.
7345
7346 Semantics:
7347 """"""""""
7348
7349 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7350 each element of a vector.
7351
7352 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7354
7355 Syntax:
7356 """""""
7357
7358 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7359 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7360 targets support all bit widths or vector types, however.
7361
7362 ::
7363
7364       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7365       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7366       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7367       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7368       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7369       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7375 leading zeros in a variable.
7376
7377 Arguments:
7378 """"""""""
7379
7380 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7381 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7382 type must match the first argument type.
7383
7384 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7385 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7386 defined result. Historically some architectures did not provide a
7387 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7388 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7389
7390 Semantics:
7391 """"""""""
7392
7393 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7394 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7395 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7396 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7397 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7398
7399 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7401
7402 Syntax:
7403 """""""
7404
7405 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7406 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7407 support all bit widths or vector types, however.
7408
7409 ::
7410
7411       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7412       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7413       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7414       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7415       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7416       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7417
7418 Overview:
7419 """""""""
7420
7421 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7422 trailing zeros.
7423
7424 Arguments:
7425 """"""""""
7426
7427 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7428 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7429 type must match the first argument type.
7430
7431 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7432 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7433 defined result. Historically some architectures did not provide a
7434 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7435 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7441 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7442 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7443 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7444 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7445
7446 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7447 -----------------------------------
7448
7449 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7450
7451 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7453
7454 Syntax:
7455 """""""
7456
7457 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7458 on any integer bit width.
7459
7460 ::
7461
7462       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7463       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7464       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7465
7466 Overview:
7467 """""""""
7468
7469 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7470 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7471 occurred during the signed summation.
7472
7473 Arguments:
7474 """"""""""
7475
7476 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7477 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7478 bit width. The second element of the result structure must be of type
7479 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7480 addition.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7486 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7487 first element of which is the signed summation, and the second element
7488 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7489 overflow.
7490
7491 Examples:
7492 """""""""
7493
7494 .. code-block:: llvm
7495
7496       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7497       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7498       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7499       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7500
7501 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7503
7504 Syntax:
7505 """""""
7506
7507 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7508 on any integer bit width.
7509
7510 ::
7511
7512       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7513       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7514       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7515
7516 Overview:
7517 """""""""
7518
7519 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7520 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7521 occurred during the unsigned summation.
7522
7523 Arguments:
7524 """"""""""
7525
7526 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7527 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7528 bit width. The second element of the result structure must be of type
7529 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7530 addition.
7531
7532 Semantics:
7533 """"""""""
7534
7535 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7536 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7537 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7538 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7539
7540 Examples:
7541 """""""""
7542
7543 .. code-block:: llvm
7544
7545       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7546       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7547       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7548       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7549
7550 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7552
7553 Syntax:
7554 """""""
7555
7556 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7557 on any integer bit width.
7558
7559 ::
7560
7561       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7562       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7563       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7564
7565 Overview:
7566 """""""""
7567
7568 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7569 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7570 overflow occurred during the signed subtraction.
7571
7572 Arguments:
7573 """"""""""
7574
7575 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7576 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7577 bit width. The second element of the result structure must be of type
7578 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7579 subtraction.
7580
7581 Semantics:
7582 """"""""""
7583
7584 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7585 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7586 first element of which is the subtraction, and the second element of
7587 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7588 overflow.
7589
7590 Examples:
7591 """""""""
7592
7593 .. code-block:: llvm
7594
7595       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7596       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7597       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7598       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7599
7600 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7602
7603 Syntax:
7604 """""""
7605
7606 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7607 on any integer bit width.
7608
7609 ::
7610
7611       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7612       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7613       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7614
7615 Overview:
7616 """""""""
7617
7618 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7619 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7620 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7621
7622 Arguments:
7623 """"""""""
7624
7625 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7626 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7627 bit width. The second element of the result structure must be of type
7628 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7629 subtraction.
7630
7631 Semantics:
7632 """"""""""
7633
7634 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7635 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7636 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7637 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7638 overflow.
7639
7640 Examples:
7641 """""""""
7642
7643 .. code-block:: llvm
7644
7645       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7646       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7647       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7648       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7649
7650 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7652
7653 Syntax:
7654 """""""
7655
7656 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7657 on any integer bit width.
7658
7659 ::
7660
7661       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7662       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7663       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7664
7665 Overview:
7666 """""""""
7667
7668 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7669 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7670 overflow occurred during the signed multiplication.
7671
7672 Arguments:
7673 """"""""""
7674
7675 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7676 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7677 bit width. The second element of the result structure must be of type
7678 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7679 multiplication.
7680
7681 Semantics:
7682 """"""""""
7683
7684 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7685 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7686 the first element of which is the multiplication, and the second element
7687 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7688 overflow.
7689
7690 Examples:
7691 """""""""
7692
7693 .. code-block:: llvm
7694
7695       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7696       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7697       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7698       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7699
7700 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7702
7703 Syntax:
7704 """""""
7705
7706 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7707 on any integer bit width.
7708
7709 ::
7710
7711       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7712       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7713       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7714
7715 Overview:
7716 """""""""
7717
7718 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7719 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7720 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7721
7722 Arguments:
7723 """"""""""
7724
7725 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7726 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7727 bit width. The second element of the result structure must be of type
7728 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7729 multiplication.
7730
7731 Semantics:
7732 """"""""""
7733
7734 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7735 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7736 the first element of which is the multiplication, and the second
7737 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7738 resulted in an overflow.
7739
7740 Examples:
7741 """""""""
7742
7743 .. code-block:: llvm
7744
7745       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7746       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7747       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7748       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7749
7750 Specialised Arithmetic Intrinsics
7751 ---------------------------------
7752
7753 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7755
7756 Syntax:
7757 """""""
7758
7759 ::
7760
7761       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7762       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7763
7764 Overview:
7765 """""""""
7766
7767 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7768 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7769 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7770 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7771 and add instructions.
7772
7773 Arguments:
7774 """"""""""
7775
7776 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7777 multiplicands, a and b, and an addend c.
7778
7779 Semantics:
7780 """"""""""
7781
7782 The expression:
7783
7784 ::
7785
7786       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7787
7788 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7789 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7790 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7791 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7792 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7793
7794 Examples:
7795 """""""""
7796
7797 .. code-block:: llvm
7798
7799       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7800
7801 Half Precision Floating Point Intrinsics
7802 ----------------------------------------
7803
7804 For most target platforms, half precision floating point is a
7805 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7806 but does not support computation in the format.
7807
7808 This means that code must first load the half-precision floating point
7809 value as an i16, then convert it to float with
7810 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7811 then be performed on the float value (including extending to double
7812 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7813 if needed, then converted to i16 with
7814 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7815 i16 value.
7816
7817 .. _int_convert_to_fp16:
7818
7819 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7821
7822 Syntax:
7823 """""""
7824
7825 ::
7826
7827       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7828
7829 Overview:
7830 """""""""
7831
7832 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7833 from single precision floating point format to half precision floating
7834 point format.
7835
7836 Arguments:
7837 """"""""""
7838
7839 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7840 converted.
7841
7842 Semantics:
7843 """"""""""
7844
7845 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7846 from single precision floating point format to half precision floating
7847 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7848 converted number.
7849
7850 Examples:
7851 """""""""
7852
7853 .. code-block:: llvm
7854
7855       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7856       store i16 %res, i16* @x, align 2
7857
7858 .. _int_convert_from_fp16:
7859
7860 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7862
7863 Syntax:
7864 """""""
7865
7866 ::
7867
7868       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7869
7870 Overview:
7871 """""""""
7872
7873 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7874 conversion from half precision floating point format to single precision
7875 floating point format.
7876
7877 Arguments:
7878 """"""""""
7879
7880 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7881 converted.
7882
7883 Semantics:
7884 """"""""""
7885
7886 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7887 conversion from half single precision floating point format to single
7888 precision floating point format. The input half-float value is
7889 represented by an ``i16`` value.
7890
7891 Examples:
7892 """""""""
7893
7894 .. code-block:: llvm
7895
7896       %a = load i16* @x, align 2
7897       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7898
7899 Debugger Intrinsics
7900 -------------------
7901
7902 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7903 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7904 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7905 document.
7906
7907 Exception Handling Intrinsics
7908 -----------------------------
7909
7910 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7911 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7912 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7913
7914 .. _int_trampoline:
7915
7916 Trampoline Intrinsics
7917 ---------------------
7918
7919 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7920 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7921 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7922 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7923 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7924 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7925 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7926 extension.
7927
7928 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7929 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7930 It can be created as follows:
7931
7932 .. code-block:: llvm
7933
7934       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7935       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7936       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7937       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7938       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7939
7940 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7941 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7942
7943 .. _int_it:
7944
7945 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7947
7948 Syntax:
7949 """""""
7950
7951 ::
7952
7953       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7954
7955 Overview:
7956 """""""""
7957
7958 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7959 turning it into a trampoline.
7960
7961 Arguments:
7962 """"""""""
7963
7964 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7965 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7966 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7967 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7968 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7969 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7970 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7971 bitcast to an ``i8*``.
7972
7973 Semantics:
7974 """"""""""
7975
7976 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7977 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7978 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7979 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7980 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7981 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7982 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7983 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7984 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7985 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7986 modified, then the effect of any later call to the returned function
7987 pointer is undefined.
7988
7989 .. _int_at:
7990
7991 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7993
7994 Syntax:
7995 """""""
7996
7997 ::
7998
7999       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8000
8001 Overview:
8002 """""""""
8003
8004 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8005 a trampoline (passed as ``tramp``).
8006
8007 Arguments:
8008 """"""""""
8009
8010 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8011 code filled in by a previous call to
8012 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8013
8014 Semantics:
8015 """"""""""
8016
8017 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8018 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8019 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8020 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8021 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8022
8023 Memory Use Markers
8024 ------------------
8025
8026 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8027 memory objects and ranges where variables are immutable.
8028
8029 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8031
8032 Syntax:
8033 """""""
8034
8035 ::
8036
8037       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8038
8039 Overview:
8040 """""""""
8041
8042 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8043 object's lifetime.
8044
8045 Arguments:
8046 """"""""""
8047
8048 The first argument is a constant integer representing the size of the
8049 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8050 to the object.
8051
8052 Semantics:
8053 """"""""""
8054
8055 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8056 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8057 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8058 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8059
8060 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8062
8063 Syntax:
8064 """""""
8065
8066 ::
8067
8068       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8069
8070 Overview:
8071 """""""""
8072
8073 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8074 object's lifetime.
8075
8076 Arguments:
8077 """"""""""
8078
8079 The first argument is a constant integer representing the size of the
8080 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8081 to the object.
8082
8083 Semantics:
8084 """"""""""
8085
8086 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8087 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8088 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8089 object following this intrinsic may be removed as dead.
8090
8091 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8093
8094 Syntax:
8095 """""""
8096
8097 ::
8098
8099       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8100
8101 Overview:
8102 """""""""
8103
8104 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8105 a memory object will not change.
8106
8107 Arguments:
8108 """"""""""
8109
8110 The first argument is a constant integer representing the size of the
8111 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8112 to the object.
8113
8114 Semantics:
8115 """"""""""
8116
8117 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8118 the return value, the referenced memory location is constant and
8119 unchanging.
8120
8121 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8123
8124 Syntax:
8125 """""""
8126
8127 ::
8128
8129       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8130
8131 Overview:
8132 """""""""
8133
8134 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8135 memory object are mutable.
8136
8137 Arguments:
8138 """"""""""
8139
8140 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8141 The second argument is a constant integer representing the size of the
8142 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8143 pointer to the object.
8144
8145 Semantics:
8146 """"""""""
8147
8148 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8149
8150 General Intrinsics
8151 ------------------
8152
8153 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8154 purpose.
8155
8156 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8158
8159 Syntax:
8160 """""""
8161
8162 ::
8163
8164       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8165
8166 Overview:
8167 """""""""
8168
8169 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8170
8171 Arguments:
8172 """"""""""
8173
8174 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8175 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8176 source file name, and the last argument is the line number.
8177
8178 Semantics:
8179 """"""""""
8180
8181 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8182 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8183 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8184 ignored by code generation and optimization.
8185
8186 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8188
8189 Syntax:
8190 """""""
8191
8192 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8193 any integer bit width.
8194
8195 ::
8196
8197       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8198       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8199       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8200       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8201       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8202
8203 Overview:
8204 """""""""
8205
8206 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8207
8208 Arguments:
8209 """"""""""
8210
8211 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8212 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8213 global string which is the source file name, and the last argument is
8214 the line number. It returns the value of the first argument.
8215
8216 Semantics:
8217 """"""""""
8218
8219 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8220 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8221 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8222 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8223
8224 '``llvm.trap``' Intrinsic
8225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8226
8227 Syntax:
8228 """""""
8229
8230 ::
8231
8232       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8233
8234 Overview:
8235 """""""""
8236
8237 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8238
8239 Arguments:
8240 """"""""""
8241
8242 None.
8243
8244 Semantics:
8245 """"""""""
8246
8247 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8248 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8249 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8250
8251 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8253
8254 Syntax:
8255 """""""
8256
8257 ::
8258
8259       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8260
8261 Overview:
8262 """""""""
8263
8264 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8265
8266 Arguments:
8267 """"""""""
8268
8269 None.
8270
8271 Semantics:
8272 """"""""""
8273
8274 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8275 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8276 debugger.
8277
8278 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8280
8281 Syntax:
8282 """""""
8283
8284 ::
8285
8286       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8287
8288 Overview:
8289 """""""""
8290
8291 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8292 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8293 is placed on the stack before local variables.
8294
8295 Arguments:
8296 """"""""""
8297
8298 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8299 The first argument is the value loaded from the stack guard
8300 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8301 enough space to hold the value of the guard.
8302
8303 Semantics:
8304 """"""""""
8305
8306 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8307 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8308 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8309 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8310 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8311 they are different, then the program aborts by calling the
8312 ``__stack_chk_fail()`` function.
8313
8314 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8316
8317 Syntax:
8318 """""""
8319
8320 ::
8321
8322       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8323       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8324
8325 Overview:
8326 """""""""
8327
8328 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8329 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8330 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8331 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8332 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8333 other object.
8334
8335 Arguments:
8336 """"""""""
8337
8338 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8339 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8340 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8341 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8342 only accepts constants.
8343
8344 Semantics:
8345 """"""""""
8346
8347 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8348 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8349 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8350 on the ``min`` argument).
8351
8352 '``llvm.expect``' Intrinsic
8353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8354
8355 Syntax:
8356 """""""
8357
8358 ::
8359
8360       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8361       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8362
8363 Overview:
8364 """""""""
8365
8366 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8367 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8368
8369 Arguments:
8370 """"""""""
8371
8372 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8373 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8374 constant value, variables are not allowed.
8375
8376 Semantics:
8377 """"""""""
8378
8379 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8380
8381 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8383
8384 Syntax:
8385 """""""
8386
8387 ::
8388
8389       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8390
8391 Overview:
8392 """""""""
8393
8394 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8395 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8396
8397 Arguments:
8398 """"""""""
8399
8400 None.
8401
8402 Semantics:
8403 """"""""""
8404
8405 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8406 by codegen.