So many people have touched this, it doesn't make sense to ascribe authorship anymore.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, i8 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" — "ODR"). Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not.
829
830     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
831     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
832     function will have an ``ssp`` attribute.
833 ``sspreq``
834     This attribute indicates that the function should *always* emit a
835     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
836     attribute.
837
838     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
839     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
840     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
841     ``sspreq`` attribute.
842 ``uwtable``
843     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
844     an unwind table entry be produce for this function even if we can
845     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
846     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
847     units.
848
849 .. _moduleasm:
850
851 Module-Level Inline Assembly
852 ----------------------------
853
854 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
855 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
856 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
857 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
858
859 .. code-block:: llvm
860
861     module asm "inline asm code goes here"
862     module asm "more can go here"
863
864 The strings can contain any character by escaping non-printable
865 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
866 two digit hex code for the number.
867
868 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
869 assembly code is generated.
870
871 Data Layout
872 -----------
873
874 A module may specify a target specific data layout string that specifies
875 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
876 simply:
877
878 .. code-block:: llvm
879
880     target datalayout = "layout specification"
881
882 The *layout specification* consists of a list of specifications
883 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
884 with a letter and may include other information after the letter to
885 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
886 as follows:
887
888 ``E``
889     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
890     the bits with the most significance have the lowest address
891     location.
892 ``e``
893     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
894     is, the bits with the least significance have the lowest address
895     location.
896 ``S<size>``
897     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
898     promotion of stack variables is limited to the natural stack
899     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
900     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
901     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
902     alignment promotions.
903 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
904     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
905     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
906     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
907     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
908     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
909     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
910 ``i<size>:<abi>:<pref>``
911     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
912     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
913 ``v<size>:<abi>:<pref>``
914     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
915     ``<size>``.
916 ``f<size>:<abi>:<pref>``
917     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
918     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
919     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
920     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
921     targets.
922 ``a<size>:<abi>:<pref>``
923     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
924     ``<size>``.
925 ``s<size>:<abi>:<pref>``
926     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
927     ``<size>``.
928 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
929     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
930     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
931     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
932     this set are considered to support most general arithmetic operations
933     efficiently.
934
935 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
936 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
937 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
938 specifications are given in this list:
939
940 -  ``E`` - big endian
941 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
942 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
943    space 1
944 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
945    space 2
946 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
947 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
948 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
949 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
950 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
951    alignment of 64-bits
952 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
953 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
954 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
955 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
956 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
957 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
958
959 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
960 following rules:
961
962 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
963    that specification is used.
964 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
965    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
966    sought type is used. If none of the specifications are larger than
967    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
968    given the default specifications above, the i7 type will use the
969    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
970    alignment of i64 (largest specified).
971 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
972    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
973    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
974    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
975
976 The function of the data layout string may not be what you expect.
977 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
978 the code generator should use.
979
980 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
981 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
982 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
983 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
984 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
985 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
986 that require precise layout information, but this also prevents those
987 optimizations from introducing target specificity into the IR.
988
989 .. _pointeraliasing:
990
991 Pointer Aliasing Rules
992 ----------------------
993
994 Any memory access must be done through a pointer value associated with
995 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
996 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
997 to the following rules:
998
999 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1000    value it is *based* on.
1001 -  An address of a global variable is associated with the address range
1002    of the variable's storage.
1003 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1004    address range of the allocated storage.
1005 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1006    address.
1007 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1008    a function not defined within LLVM may be associated with address
1009    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1010    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1011    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1012
1013 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1014 following rules:
1015
1016 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1017    on the first operand of the ``getelementptr``.
1018 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1019    ``bitcast``.
1020 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1021    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1022    the pointer's value.
1023 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1024
1025 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1026 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1027
1028 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1029 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1030 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1031 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1032 alignment of the store.
1033
1034 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1035 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1036 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1037 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1038 alias analysis.
1039
1040 .. _volatile:
1041
1042 Volatile Memory Accesses
1043 ------------------------
1044
1045 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1046 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1047 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1048 volatile operations or change their order of execution relative to other
1049 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1050 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1051 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1052
1053 .. _memmodel:
1054
1055 Memory Model for Concurrent Operations
1056 --------------------------------------
1057
1058 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1059 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1060 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1061 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1062
1063 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1064
1065 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1066 that
1067
1068 -  Is a superset of single-thread program order, and
1069 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1070    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1071    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1072    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1073    Constraints <ordering>`).
1074
1075 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1076 between a thread and signals executing inside that thread.
1077
1078 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1079 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1080 (defined) write operations (store instructions, atomic
1081 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1082 section, initialized globals are considered to have a write of the
1083 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1084 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1085 may see any write to the same byte, except:
1086
1087 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1088    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1089    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1090 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1091    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1092
1093 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1094
1095 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1096    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1097    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1098    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1099    synchronization.)
1100 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1101    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1102 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1103    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1104 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1105    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1106    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1107    constraints on how the choice is made.
1108 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1109
1110 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1111 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1112 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1113 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1114 than one instruction to read the series of bytes.
1115
1116 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1117 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1118 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1119 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1120 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1121 from an address, introducing a store can change a load that may see
1122 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1123
1124 .. _ordering:
1125
1126 Atomic Memory Ordering Constraints
1127 ----------------------------------
1128
1129 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1130 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1131 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1132 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1133 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1134 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1135 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1136 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1137 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1138 differently since they don't take an address. See that instruction's
1139 documentation for details.
1140
1141 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1142 :doc:`Atomics`.
1143
1144 ``unordered``
1145     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1146     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1147     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1148     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1149     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1150     to make them atomic in any interesting way.
1151 ``monotonic``
1152     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1153     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1154     address. All modification orders must be compatible with the
1155     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1156     orders can be combined to a global total order for the whole program
1157     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1158     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1159     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1160     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1161     happens before another atomic read of the same address, the later
1162     read must see the same value or a later value in the address's
1163     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1164     stronger) operations on the same address. If an address is written
1165     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1166     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1167     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1168     ``memory_order_relaxed``.
1169 ``acquire``
1170     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1171     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1172     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1173 ``release``
1174     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1175     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1176     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1177     complete description; see the C++0x definition of a release
1178     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1179     ``memory_order_release``.
1180 ``acq_rel`` (acquire+release)
1181     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1182     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1183 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1184     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1185     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1186     writes), there is a global total order on all
1187     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1188     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1189     modification orders of all the affected addresses. Each
1190     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1191     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1192     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1193
1194 .. _singlethread:
1195
1196 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1197 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1198 other operations running in the same thread (for example, in signal
1199 handlers).
1200
1201 .. _fastmath:
1202
1203 Fast-Math Flags
1204 ---------------
1205
1206 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1207 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1208 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1209 otherwise unsafe floating point operations
1210
1211 ``nnan``
1212    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1213    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1214    NaNs, but the value of the result is undefined.
1215
1216 ``ninf``
1217    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1218    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1219    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1220
1221 ``nsz``
1222    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1223    argument or result as insignificant.
1224
1225 ``arcp``
1226    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1227    argument rather than perform division.
1228
1229 ``fast``
1230    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1231    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1232    flag implies all the others.
1233
1234 .. _typesystem:
1235
1236 Type System
1237 ===========
1238
1239 The LLVM type system is one of the most important features of the
1240 intermediate representation. Being typed enables a number of
1241 optimizations to be performed on the intermediate representation
1242 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1243 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1244 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1245 not feasible to perform on normal three address code representations.
1246
1247 Type Classifications
1248 --------------------
1249
1250 The types fall into a few useful classifications:
1251
1252
1253 .. list-table::
1254    :header-rows: 1
1255
1256    * - Classification
1257      - Types
1258
1259    * - :ref:`integer <t_integer>`
1260      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1261        ``i64``, ...
1262
1263    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1264      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1265        ``ppc_fp128``
1266
1267
1268    * - first class
1269
1270        .. _t_firstclass:
1271
1272      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1273        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1274        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1275        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1276
1277    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1278      - :ref:`label <t_label>`,
1279        :ref:`void <t_void>`,
1280        :ref:`integer <t_integer>`,
1281        :ref:`floating point <t_floating>`,
1282        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1283        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1284
1285    * - :ref:`derived <t_derived>`
1286      - :ref:`array <t_array>`,
1287        :ref:`function <t_function>`,
1288        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1289        :ref:`structure <t_struct>`,
1290        :ref:`vector <t_vector>`,
1291        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1292
1293 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1294 Values of these types are the only ones which can be produced by
1295 instructions.
1296
1297 .. _t_primitive:
1298
1299 Primitive Types
1300 ---------------
1301
1302 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1303 system.
1304
1305 .. _t_integer:
1306
1307 Integer Type
1308 ^^^^^^^^^^^^
1309
1310 Overview:
1311 """""""""
1312
1313 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1314 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1315 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1316
1317 Syntax:
1318 """""""
1319
1320 ::
1321
1322       iN
1323
1324 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1325 value.
1326
1327 Examples:
1328 """""""""
1329
1330 +----------------+------------------------------------------------+
1331 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1332 +----------------+------------------------------------------------+
1333 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1334 +----------------+------------------------------------------------+
1335 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1336 +----------------+------------------------------------------------+
1337
1338 .. _t_floating:
1339
1340 Floating Point Types
1341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1342
1343 .. list-table::
1344    :header-rows: 1
1345
1346    * - Type
1347      - Description
1348
1349    * - ``half``
1350      - 16-bit floating point value
1351
1352    * - ``float``
1353      - 32-bit floating point value
1354
1355    * - ``double``
1356      - 64-bit floating point value
1357
1358    * - ``fp128``
1359      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1360
1361    * - ``x86_fp80``
1362      -  80-bit floating point value (X87)
1363
1364    * - ``ppc_fp128``
1365      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1366
1367 .. _t_x86mmx:
1368
1369 X86mmx Type
1370 ^^^^^^^^^^^
1371
1372 Overview:
1373 """""""""
1374
1375 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1376 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1377 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1378 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1379 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1380 of this type.
1381
1382 Syntax:
1383 """""""
1384
1385 ::
1386
1387       x86mmx
1388
1389 .. _t_void:
1390
1391 Void Type
1392 ^^^^^^^^^
1393
1394 Overview:
1395 """""""""
1396
1397 The void type does not represent any value and has no size.
1398
1399 Syntax:
1400 """""""
1401
1402 ::
1403
1404       void
1405
1406 .. _t_label:
1407
1408 Label Type
1409 ^^^^^^^^^^
1410
1411 Overview:
1412 """""""""
1413
1414 The label type represents code labels.
1415
1416 Syntax:
1417 """""""
1418
1419 ::
1420
1421       label
1422
1423 .. _t_metadata:
1424
1425 Metadata Type
1426 ^^^^^^^^^^^^^
1427
1428 Overview:
1429 """""""""
1430
1431 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1432 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1433
1434 Syntax:
1435 """""""
1436
1437 ::
1438
1439       metadata
1440
1441 .. _t_derived:
1442
1443 Derived Types
1444 -------------
1445
1446 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1447 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1448 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1449 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1450 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1451 as the element type of another array.
1452
1453 .. _t_aggregate:
1454
1455 Aggregate Types
1456 ^^^^^^^^^^^^^^^
1457
1458 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1459 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1460 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1461 aggregate types.
1462
1463 .. _t_array:
1464
1465 Array Type
1466 ^^^^^^^^^^
1467
1468 Overview:
1469 """""""""
1470
1471 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1472 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1473 elements) and an underlying data type.
1474
1475 Syntax:
1476 """""""
1477
1478 ::
1479
1480       [<# elements> x <elementtype>]
1481
1482 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1483 be any type with a size.
1484
1485 Examples:
1486 """""""""
1487
1488 +------------------+--------------------------------------+
1489 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1490 +------------------+--------------------------------------+
1491 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1492 +------------------+--------------------------------------+
1493 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1494 +------------------+--------------------------------------+
1495
1496 Here are some examples of multidimensional arrays:
1497
1498 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1499 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1500 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1501 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1502 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1503 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1504 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1505
1506 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1507 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1508 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1509 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1510 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1511 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1512 example.
1513
1514 .. _t_function:
1515
1516 Function Type
1517 ^^^^^^^^^^^^^
1518
1519 Overview:
1520 """""""""
1521
1522 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1523 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1524 of a function type is a first class type or a void type.
1525
1526 Syntax:
1527 """""""
1528
1529 ::
1530
1531       <returntype> (<parameter list>)
1532
1533 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1534 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1535 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1536 Variable argument functions can access their arguments with the
1537 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1538 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1539
1540 Examples:
1541 """""""""
1542
1543 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1544 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1545 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1546 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1547 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1548 | ``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. |
1549 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1550 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1551 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1552
1553 .. _t_struct:
1554
1555 Structure Type
1556 ^^^^^^^^^^^^^^
1557
1558 Overview:
1559 """""""""
1560
1561 The structure type is used to represent a collection of data members
1562 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1563 a size.
1564
1565 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1566 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1567 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1568 '``insertvalue``' instructions.
1569
1570 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1571 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1572 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1573 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1574 required to match what the underlying code generator expects.
1575
1576 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1577 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1578 identified types are always defined at the top level with a name.
1579 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1580 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1581 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1582
1583 Syntax:
1584 """""""
1585
1586 ::
1587
1588       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1589       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1590
1591 Examples:
1592 """""""""
1593
1594 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1595 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1596 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1597 | ``{ 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``.  |
1598 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1599 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1600 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1601
1602 .. _t_opaque:
1603
1604 Opaque Structure Types
1605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1606
1607 Overview:
1608 """""""""
1609
1610 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1611 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1612 notion of a forward declared structure.
1613
1614 Syntax:
1615 """""""
1616
1617 ::
1618
1619       %X = type opaque
1620       %52 = type opaque
1621
1622 Examples:
1623 """""""""
1624
1625 +--------------+-------------------+
1626 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1627 +--------------+-------------------+
1628
1629 .. _t_pointer:
1630
1631 Pointer Type
1632 ^^^^^^^^^^^^
1633
1634 Overview:
1635 """""""""
1636
1637 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1638 commonly used to reference objects in memory.
1639
1640 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1641 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1642 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1643 are target-specific.
1644
1645 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1646 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1647
1648 Syntax:
1649 """""""
1650
1651 ::
1652
1653       <type> *
1654
1655 Examples:
1656 """""""""
1657
1658 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1659 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1660 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1661 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1662 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1663 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1664 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1665
1666 .. _t_vector:
1667
1668 Vector Type
1669 ^^^^^^^^^^^
1670
1671 Overview:
1672 """""""""
1673
1674 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1675 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1676 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1677 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1678 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1679
1680 Syntax:
1681 """""""
1682
1683 ::
1684
1685       < <# elements> x <elementtype> >
1686
1687 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1688 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1689 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1690
1691 Examples:
1692 """""""""
1693
1694 +-------------------+--------------------------------------------------+
1695 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1696 +-------------------+--------------------------------------------------+
1697 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1698 +-------------------+--------------------------------------------------+
1699 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1700 +-------------------+--------------------------------------------------+
1701 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1702 +-------------------+--------------------------------------------------+
1703
1704 Constants
1705 =========
1706
1707 LLVM has several different basic types of constants. This section
1708 describes them all and their syntax.
1709
1710 Simple Constants
1711 ----------------
1712
1713 **Boolean constants**
1714     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1715     of the ``i1`` type.
1716 **Integer constants**
1717     Standard integers (such as '4') are constants of the
1718     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1719     integer types.
1720 **Floating point constants**
1721     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1722     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1723     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1724     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1725     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1726     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1727     point <t_floating>` type.
1728 **Null pointer constants**
1729     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1730     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1731
1732 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1733 floating point constants. For example, the form
1734 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1735 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1736 constants are required (and the only time that they are generated by the
1737 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1738 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1739 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1740 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1741 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1742
1743 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1744 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1745 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1746 must, however, be exactly representable as IEE754 half and single
1747 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1748 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1749 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1750 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1751 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1752 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1753 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1754 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1755 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1756 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1757
1758 There are no constants of type x86mmx.
1759
1760 Complex Constants
1761 -----------------
1762
1763 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1764 constants and smaller complex constants.
1765
1766 **Structure constants**
1767     Structure constants are represented with notation similar to
1768     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1769     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1770     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1771     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1772     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1773     must match those specified by the type.
1774 **Array constants**
1775     Array constants are represented with notation similar to array type
1776     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1777     square brackets (``[]``)). For example:
1778     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1779     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1780     match those specified by the type.
1781 **Vector constants**
1782     Vector constants are represented with notation similar to vector
1783     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1784     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1785     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1786     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1787     elements must match those specified by the type.
1788 **Zero initialization**
1789     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1790     value to zero of *any* type, including scalar and
1791     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1792     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1793     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1794 **Metadata node**
1795     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1796     type <t_metadata>`. For example:
1797     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1798     constants that are meant to be interpreted as part of the
1799     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1800     information such as debug info.
1801
1802 Global Variable and Function Addresses
1803 --------------------------------------
1804
1805 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1806 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1807 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1808 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1809 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1810 file:
1811
1812 .. code-block:: llvm
1813
1814     @X = global i32 17
1815     @Y = global i32 42
1816     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1817
1818 .. _undefvalues:
1819
1820 Undefined Values
1821 ----------------
1822
1823 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1824 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1825 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1826 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1827
1828 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1829 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1830 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1831 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1832
1833 .. code-block:: llvm
1834
1835       %A = add %X, undef
1836       %B = sub %X, undef
1837       %C = xor %X, undef
1838     Safe:
1839       %A = undef
1840       %B = undef
1841       %C = undef
1842
1843 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1844 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1845
1846 .. code-block:: llvm
1847
1848       %A = or %X, undef
1849       %B = and %X, undef
1850     Safe:
1851       %A = -1
1852       %B = 0
1853     Unsafe:
1854       %A = undef
1855       %B = undef
1856
1857 These logical operations have bits that are not always affected by the
1858 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1859 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1860 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1861 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1862 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1863 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1864 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1865 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1866
1867 .. code-block:: llvm
1868
1869       %A = select undef, %X, %Y
1870       %B = select undef, 42, %Y
1871       %C = select %X, %Y, undef
1872     Safe:
1873       %A = %X     (or %Y)
1874       %B = 42     (or %Y)
1875       %C = %Y
1876     Unsafe:
1877       %A = undef
1878       %B = undef
1879       %C = undef
1880
1881 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1882 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1883 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1884 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1885 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1886 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1887 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1888
1889 .. code-block:: llvm
1890
1891       %A = xor undef, undef
1892
1893       %B = undef
1894       %C = xor %B, %B
1895
1896       %D = undef
1897       %E = icmp lt %D, 4
1898       %F = icmp gte %D, 4
1899
1900     Safe:
1901       %A = undef
1902       %B = undef
1903       %C = undef
1904       %D = undef
1905       %E = undef
1906       %F = undef
1907
1908 This example points out that two '``undef``' operands are not
1909 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1910 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1911 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1912 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1913 its value over its "live range". This is true because the variable
1914 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1915 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1916 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1917 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1918 uses with" concept would not hold.
1919
1920 .. code-block:: llvm
1921
1922       %A = fdiv undef, %X
1923       %B = fdiv %X, undef
1924     Safe:
1925       %A = undef
1926     b: unreachable
1927
1928 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1929 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1930 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1931 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1932 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1933 However, in the second example, we can make a more aggressive
1934 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1935 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1936 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1937 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1938 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1939 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1940
1941 .. code-block:: llvm
1942
1943     a:  store undef -> %X
1944     b:  store %X -> undef
1945     Safe:
1946     a: <deleted>
1947     b: unreachable
1948
1949 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1950 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1951 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1952 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1953 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1954
1955 .. _poisonvalues:
1956
1957 Poison Values
1958 -------------
1959
1960 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1961 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1962 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1963 which results in undefined behavior.
1964
1965 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1966 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1967 the ``nsw`` flag.
1968
1969 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1970
1971 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1972 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1973    their dynamic predecessor basic block.
1974 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1975    in the dynamic callers of their functions.
1976 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1977    instructions that dynamically transfer control back to them.
1978 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1979    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1980    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1981 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1982    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1983    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1984    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1985 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1986    most recent preceding instruction with externally visible side
1987    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1988    operations <volatile>`.)
1989 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
1990    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
1991    multiple successors and the instruction is always executed when
1992    control transfers to one of the successors, and may not be executed
1993    when control is transferred to another.
1994 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
1995    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
1996    be different if the terminator had transferred control to a different
1997    successor.
1998 -  Dependence is transitive.
1999
2000 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2001 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2002 on a poison value has undefined behavior.
2003
2004 Here are some examples:
2005
2006 .. code-block:: llvm
2007
2008     entry:
2009       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2010       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2011       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2012       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2013
2014       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2015       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2016
2017       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2018
2019       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2020       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2021       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2022       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2023
2024       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2025       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2026
2027     true:
2028       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2029                                            ; it has undefined behavior.
2030       br label %end
2031
2032     end:
2033       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2034                                            ; Both edges into this PHI are
2035                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2036                                            ; always results in a poison value.
2037
2038       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2039                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2040                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2041
2042       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2043                                            ; The same branch again, but this time the
2044                                            ; true block doesn't have side effects.
2045
2046     second_true:
2047       ; No side effects!
2048       ret void
2049
2050     second_end:
2051       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2052                                            ; on the store in %end. Also, it is
2053                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2054                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2055                                            ; behavior in this example).
2056
2057 .. _blockaddress:
2058
2059 Addresses of Basic Blocks
2060 -------------------------
2061
2062 ``blockaddress(@function, %block)``
2063
2064 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2065 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2066 Taking the address of the entry block is illegal.
2067
2068 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2069 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2070 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2071 undefined behavior — though, again, comparison against null is ok, and
2072 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2073 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2074 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2075 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2076 instruction.
2077
2078 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2079 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2080
2081 Constant Expressions
2082 --------------------
2083
2084 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2085 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2086 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2087 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2088 The following is the syntax for constant expressions:
2089
2090 ``trunc (CST to TYPE)``
2091     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2092     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2093 ``zext (CST to TYPE)``
2094     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2095     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2096 ``sext (CST to TYPE)``
2097     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2098     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2099 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2100     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2101     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2102     must be floating point.
2103 ``fpext (CST to TYPE)``
2104     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2105     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2106     floating point.
2107 ``fptoui (CST to TYPE)``
2108     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2109     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2110     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2111     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2112     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2113 ``fptosi (CST to TYPE)``
2114     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2115     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2116     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2117     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2118     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2119 ``uitofp (CST to TYPE)``
2120     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2121     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2122     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2123     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2124     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2125 ``sitofp (CST to TYPE)``
2126     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2127     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2128     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2129     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2130     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2131 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2132     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2133     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2134     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2135     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2136 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2137     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2138     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2139     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2140     This one is *really* dangerous!
2141 ``bitcast (CST to TYPE)``
2142     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2143     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2144     instruction <i_bitcast>`.
2145 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2146     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2147     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2148     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2149     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2150 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2151     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2152 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2153     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2154 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2155     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2156 ``extractelement (VAL, IDX)``
2157     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2158     constants.
2159 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2160     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2161     constants.
2162 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2163     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2164     constants.
2165 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2166     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2167     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2168     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2169     least one index value must be specified.
2170 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2171     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2172     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2173     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2174     value must be specified.
2175 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2176     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2177     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2178     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2179     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2180     operations on floating point values are allowed).
2181
2182 Other Values
2183 ============
2184
2185 Inline Assembler Expressions
2186 ----------------------------
2187
2188 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2189 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2190 value represents the inline assembler as a string (containing the
2191 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2192 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2193 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2194 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2195 assembler expression is:
2196
2197 .. code-block:: llvm
2198
2199     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2200
2201 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2202 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2203 Thus, typically we have:
2204
2205 .. code-block:: llvm
2206
2207     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2208
2209 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2210 marked as having side effects. This is done through the use of the
2211 '``sideeffect``' keyword, like so:
2212
2213 .. code-block:: llvm
2214
2215     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2216
2217 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2218 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2219 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2220 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2221 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2222 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     call void asm alignstack "eieio", ""()
2227
2228 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2229 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2230 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2231 the only supported dialects. An example is:
2232
2233 .. code-block:: llvm
2234
2235     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2236
2237 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2238 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2239 keyword last.
2240
2241 Inline Asm Metadata
2242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2243
2244 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2245 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2246 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2247 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2248 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2249 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2250 it. For example:
2251
2252 .. code-block:: llvm
2253
2254     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2255     ...
2256     !42 = !{ i32 1234567 }
2257
2258 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2259 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2260 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2261 occurs on.
2262
2263 .. _metadata:
2264
2265 Metadata Nodes and Metadata Strings
2266 -----------------------------------
2267
2268 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2269 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2270 code generator. One example application of metadata is source-level
2271 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2272 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2273 preceding exclamation point ('``!``').
2274
2275 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2276 contain any character by escaping non-printable characters with
2277 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2278 "``!"test\00"``".
2279
2280 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2281 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2282 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2283 their operand. For example:
2284
2285 .. code-block:: llvm
2286
2287     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2288
2289 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2290 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2291 example:
2292
2293 .. code-block:: llvm
2294
2295     !foo =  metadata !{!4, !3}
2296
2297 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2298 function is using two metadata arguments:
2299
2300 .. code-block:: llvm
2301
2302     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2303
2304 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2305 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2306
2307 .. code-block:: llvm
2308
2309     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2310
2311 More information about specific metadata nodes recognized by the
2312 optimizers and code generator is found below.
2313
2314 '``tbaa``' Metadata
2315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2316
2317 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2318 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2319 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2320 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2321 custom alias analysis behavior for other languages.
2322
2323 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2324 to three fields, e.g.:
2325
2326 .. code-block:: llvm
2327
2328     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2329     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2330     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2331     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2332
2333 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2334 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2335 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2336 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2337 common names.
2338
2339 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2340 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2341 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2342 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2343 from multiple front-ends is handled conservatively.
2344
2345 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2346 indicates that the type is "constant" (meaning
2347 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2348 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2349
2350 '``tbaa.struct``' Metadata
2351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2352
2353 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2354 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2355 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2356 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2357 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2358 of the aggregate.
2359
2360 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2361 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2362
2363 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2364 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2365 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2366 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2367 its tbaa tag. e.g.:
2368
2369 .. code-block:: llvm
2370
2371     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2372
2373 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2374 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2375 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2376
2377 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2378 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2379 does not carry useful data and need not be preserved.
2380
2381 '``fpmath``' Metadata
2382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2383
2384 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2385 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2386 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2387 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2388 it. ULP is defined as follows:
2389
2390     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2391     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2392     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2393     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2394     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2395
2396 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2397 number representing the maximum relative error, for example:
2398
2399 .. code-block:: llvm
2400
2401     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2402
2403 '``range``' Metadata
2404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2405
2406 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2407 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2408 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2409 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2410 pair has the following properties:
2411
2412 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2413 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2414 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2415 -  The range is allowed to wrap.
2416 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2417    ``a!=b``.
2418
2419 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2420 they must be non-contiguous.
2421
2422 Examples:
2423
2424 .. code-block:: llvm
2425
2426       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2427       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2428       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2429       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2430     ...
2431     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2432     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2433     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2434     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2435
2436 Module Flags Metadata
2437 =====================
2438
2439 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2440 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2441 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2442 this. These flags are in the form of key / value pairs — much like a
2443 dictionary — making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2444 look it up.
2445
2446 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2447 Each triplet has the following form:
2448
2449 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2450    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2451    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2452    described below.
2453 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2454    metadata. How each ID is interpreted is documented below.
2455 -  The third element is the value of the flag.
2456
2457 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2458 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules'
2459 ``llvm.module.flags`` metadata. The only exception being a flag with the
2460 *Override* behavior, which may override another flag's value (see
2461 below).
2462
2463 The following behaviors are supported:
2464
2465 .. list-table::
2466    :header-rows: 1
2467    :widths: 10 90
2468
2469    * - Value
2470      - Behavior
2471
2472    * - 1
2473      - **Error**
2474            Emits an error if two values disagree. It is an error to have an
2475            ID with both an Error and a Warning behavior.
2476
2477    * - 2
2478      - **Warning**
2479            Emits a warning if two values disagree.
2480
2481    * - 3
2482      - **Require**
2483            Emits an error when the specified value is not present or doesn't
2484            have the specified value. It is an error for two (or more)
2485            ``llvm.module.flags`` with the same ID to have the Require behavior
2486            but different values. There may be multiple Require flags per ID.
2487
2488    * - 4
2489      - **Override**
2490            Uses the specified value if the two values disagree. It is an
2491            error for two (or more) ``llvm.module.flags`` with the same ID
2492            to have the Override behavior but different values.
2493
2494 An example of module flags:
2495
2496 .. code-block:: llvm
2497
2498     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2499     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2500     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2501     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2502       metadata !{
2503         metadata !"foo", i32 1
2504       }
2505     }
2506     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2507
2508 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2509    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2510    values are not equal.
2511
2512 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2513    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2514    '37' if their values are not equal.
2515
2516 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2517    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2518    warning if their values are not equal.
2519
2520 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2521
2522    ::
2523
2524        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2525
2526    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does
2527    not contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1'. If
2528    two or more ``!"qux"`` flags exist, then they must have the same
2529    value or an error will be issued.
2530
2531 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2532 ----------------------------------------------------
2533
2534 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2535 collection in a special section called "image info". The metadata
2536 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2537 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2538 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2539 be merged rather than appended together.
2540
2541 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2542 following key-value pairs:
2543
2544 .. list-table::
2545    :header-rows: 1
2546    :widths: 30 70
2547
2548    * - Key
2549      - Value
2550
2551    * - ``Objective-C Version``
2552      - **[Required]** — The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2553
2554    * - ``Objective-C Image Info Version``
2555      - **[Required]** — The version of the image info section. Currently
2556        always 0.
2557
2558    * - ``Objective-C Image Info Section``
2559      - **[Required]** — The section to place the metadata. Valid values are
2560        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2561        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2562        Objective-C ABI version 2.
2563
2564    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2565      - **[Required]** — Specifies whether garbage collection is supported or
2566        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2567        collection supported.
2568
2569    * - ``Objective-C GC Only``
2570      - **[Optional]** — Specifies that only garbage collection is supported.
2571        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2572        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2573
2574 Some important flag interactions:
2575
2576 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2577    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2578    2, then the resulting module has the
2579    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2580 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2581    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2582
2583 Intrinsic Global Variables
2584 ==========================
2585
2586 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2587 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2588 All globals of this sort should have a section specified as
2589 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2590 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2591
2592 The '``llvm.used``' Global Variable
2593 -----------------------------------
2594
2595 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2596 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2597 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2598 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2599 use of it is:
2600
2601 .. code-block:: llvm
2602
2603     @X = global i8 4
2604     @Y = global i32 123
2605
2606     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2607        i8* @X,
2608        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2609     ], section "llvm.metadata"
2610
2611 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2612 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2613 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2614 variable has internal linkage and no references other than that from the
2615 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2616 represent references from inline asms and other things the compiler
2617 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2618
2619 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2620 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2621 molesting the symbol.
2622
2623 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2624 --------------------------------------------
2625
2626 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2627 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2628 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2629 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2630 by ``@llvm.used``.
2631
2632 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2633 and should not be exposed to source languages.
2634
2635 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2636 -------------------------------------------
2637
2638 .. code-block:: llvm
2639
2640     %0 = type { i32, void ()* }
2641     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2642
2643 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2644 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2645 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2646 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2647 is not defined.
2648
2649 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2650 -------------------------------------------
2651
2652 .. code-block:: llvm
2653
2654     %0 = type { i32, void ()* }
2655     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2656
2657 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2658 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2659 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2660 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2661 defined.
2662
2663 Instruction Reference
2664 =====================
2665
2666 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2667 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2668 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2669 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2670 :ref:`other instructions <otherops>`.
2671
2672 .. _terminators:
2673
2674 Terminator Instructions
2675 -----------------------
2676
2677 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2678 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2679 block should be executed after the current block is finished. These
2680 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2681 control flow, not values (the one exception being the
2682 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2683
2684 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2685 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2686 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2687 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2688
2689 .. _i_ret:
2690
2691 '``ret``' Instruction
2692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2693
2694 Syntax:
2695 """""""
2696
2697 ::
2698
2699       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2700       ret void                 ; Return from void function
2701
2702 Overview:
2703 """""""""
2704
2705 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2706 a value) from a function back to the caller.
2707
2708 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2709 value and then causes control flow, and one that just causes control
2710 flow to occur.
2711
2712 Arguments:
2713 """"""""""
2714
2715 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2716 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2717 class <t_firstclass>`' type.
2718
2719 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2720 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2721 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2722 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2723 value.
2724
2725 Semantics:
2726 """"""""""
2727
2728 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2729 the calling function's context. If the caller is a
2730 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2731 instruction after the call. If the caller was an
2732 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2733 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2734 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2735 value.
2736
2737 Example:
2738 """"""""
2739
2740 .. code-block:: llvm
2741
2742       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2743       ret void                        ; Return from a void function
2744       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2745
2746 .. _i_br:
2747
2748 '``br``' Instruction
2749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2750
2751 Syntax:
2752 """""""
2753
2754 ::
2755
2756       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2757       br label <dest>          ; Unconditional branch
2758
2759 Overview:
2760 """""""""
2761
2762 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2763 different basic block in the current function. There are two forms of
2764 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2765 unconditional branch.
2766
2767 Arguments:
2768 """"""""""
2769
2770 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2771 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2772 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2773
2774 Semantics:
2775 """"""""""
2776
2777 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2778 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2779 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2780 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2781
2782 Example:
2783 """"""""
2784
2785 .. code-block:: llvm
2786
2787     Test:
2788       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2789       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2790     IfEqual:
2791       ret i32 1
2792     IfUnequal:
2793       ret i32 0
2794
2795 .. _i_switch:
2796
2797 '``switch``' Instruction
2798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2799
2800 Syntax:
2801 """""""
2802
2803 ::
2804
2805       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2806
2807 Overview:
2808 """""""""
2809
2810 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2811 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2812 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2813 destinations.
2814
2815 Arguments:
2816 """"""""""
2817
2818 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2819 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2820 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2821 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2822
2823 Semantics:
2824 """"""""""
2825
2826 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2827 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2828 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2829 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2830 to the default destination.
2831
2832 Implementation:
2833 """""""""""""""
2834
2835 Depending on properties of the target machine and the particular
2836 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2837 different ways. For example, it could be generated as a series of
2838 chained conditional branches or with a lookup table.
2839
2840 Example:
2841 """"""""
2842
2843 .. code-block:: llvm
2844
2845      ; Emulate a conditional br instruction
2846      %Val = zext i1 %value to i32
2847      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2848
2849      ; Emulate an unconditional br instruction
2850      switch i32 0, label %dest [ ]
2851
2852      ; Implement a jump table:
2853      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2854                                          i32 1, label %onone
2855                                          i32 2, label %ontwo ]
2856
2857 .. _i_indirectbr:
2858
2859 '``indirectbr``' Instruction
2860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2861
2862 Syntax:
2863 """""""
2864
2865 ::
2866
2867       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2868
2869 Overview:
2870 """""""""
2871
2872 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2873 label within the current function, whose address is specified by
2874 "``address``". Address must be derived from a
2875 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2876
2877 Arguments:
2878 """"""""""
2879
2880 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2881 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2882 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2883 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2884
2885 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2886 accurate understanding of the CFG.
2887
2888 Semantics:
2889 """"""""""
2890
2891 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2892 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2893 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2894 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2895
2896 Implementation:
2897 """""""""""""""
2898
2899 This is typically implemented with a jump through a register.
2900
2901 Example:
2902 """"""""
2903
2904 .. code-block:: llvm
2905
2906      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2907
2908 .. _i_invoke:
2909
2910 '``invoke``' Instruction
2911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2912
2913 Syntax:
2914 """""""
2915
2916 ::
2917
2918       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2919                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2920
2921 Overview:
2922 """""""""
2923
2924 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2925 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2926 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2927 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2928 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2929 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2930 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2931 nearest "exception" label.
2932
2933 The '``exception``' label is a `landing
2934 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2935 '``exception``' label is required to have the
2936 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
2937 information about the behavior of the program after unwinding happens,
2938 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
2939 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
2940 instruction, so that the important information contained within the
2941 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
2942
2943 Arguments:
2944 """"""""""
2945
2946 This instruction requires several arguments:
2947
2948 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
2949    convention <callingconv>` the call should use. If none is
2950    specified, the call defaults to using C calling conventions.
2951 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
2952    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
2953    are valid here.
2954 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
2955    function value being invoked. In most cases, this is a direct
2956    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
2957    branching off an arbitrary pointer to function value.
2958 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
2959    function to be invoked.
2960 #. '``function args``': argument list whose types match the function
2961    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
2962    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
2963    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
2964    extra arguments can be specified.
2965 #. '``normal label``': the label reached when the called function
2966    executes a '``ret``' instruction.
2967 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
2968    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
2969    mechanism.
2970 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
2971    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
2972    attributes are valid here.
2973
2974 Semantics:
2975 """"""""""
2976
2977 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
2978 instruction in most regards. The primary difference is that it
2979 establishes an association with a label, which is used by the runtime
2980 library to unwind the stack.
2981
2982 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
2983 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
2984 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
2985 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
2986
2987 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
2988 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
2989 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
2990 return value is available.
2991
2992 Example:
2993 """"""""
2994
2995 .. code-block:: llvm
2996
2997       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
2998                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
2999       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3000                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3001
3002 .. _i_resume:
3003
3004 '``resume``' Instruction
3005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3006
3007 Syntax:
3008 """""""
3009
3010 ::
3011
3012       resume <type> <value>
3013
3014 Overview:
3015 """""""""
3016
3017 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3018 successors.
3019
3020 Arguments:
3021 """"""""""
3022
3023 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3024 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3025 function.
3026
3027 Semantics:
3028 """"""""""
3029
3030 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3031 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3032 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3033
3034 Example:
3035 """"""""
3036
3037 .. code-block:: llvm
3038
3039       resume { i8*, i32 } %exn
3040
3041 .. _i_unreachable:
3042
3043 '``unreachable``' Instruction
3044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3045
3046 Syntax:
3047 """""""
3048
3049 ::
3050
3051       unreachable
3052
3053 Overview:
3054 """""""""
3055
3056 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3057 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3058 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3059 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3060
3061 Semantics:
3062 """"""""""
3063
3064 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3065
3066 .. _binaryops:
3067
3068 Binary Operations
3069 -----------------
3070
3071 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3072 They require two operands of the same type, execute an operation on
3073 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3074 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3075 result value has the same type as its operands.
3076
3077 There are several different binary operators:
3078
3079 .. _i_add:
3080
3081 '``add``' Instruction
3082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3083
3084 Syntax:
3085 """""""
3086
3087 ::
3088
3089       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3090       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3091       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3092       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3093
3094 Overview:
3095 """""""""
3096
3097 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3098
3099 Arguments:
3100 """"""""""
3101
3102 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3103 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3104 arguments must have identical types.
3105
3106 Semantics:
3107 """"""""""
3108
3109 The value produced is the integer sum of the two operands.
3110
3111 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3112 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3113 the result.
3114
3115 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3116 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3117
3118 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3119 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3120 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3121 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3122
3123 Example:
3124 """"""""
3125
3126 .. code-block:: llvm
3127
3128       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3129
3130 .. _i_fadd:
3131
3132 '``fadd``' Instruction
3133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3134
3135 Syntax:
3136 """""""
3137
3138 ::
3139
3140       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3141
3142 Overview:
3143 """""""""
3144
3145 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3146
3147 Arguments:
3148 """"""""""
3149
3150 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3151 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3152 Both arguments must have identical types.
3153
3154 Semantics:
3155 """"""""""
3156
3157 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3158 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3159 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3160 optimizations:
3161
3162 Example:
3163 """"""""
3164
3165 .. code-block:: llvm
3166
3167       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3168
3169 '``sub``' Instruction
3170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3171
3172 Syntax:
3173 """""""
3174
3175 ::
3176
3177       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3178       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3179       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3180       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3181
3182 Overview:
3183 """""""""
3184
3185 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3186
3187 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3188 instruction present in most other intermediate representations.
3189
3190 Arguments:
3191 """"""""""
3192
3193 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3194 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3195 arguments must have identical types.
3196
3197 Semantics:
3198 """"""""""
3199
3200 The value produced is the integer difference of the two operands.
3201
3202 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3203 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3204 the result.
3205
3206 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3207 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3208
3209 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3210 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3211 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3212 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3213
3214 Example:
3215 """"""""
3216
3217 .. code-block:: llvm
3218
3219       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3220       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3221
3222 .. _i_fsub:
3223
3224 '``fsub``' Instruction
3225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3226
3227 Syntax:
3228 """""""
3229
3230 ::
3231
3232       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3233
3234 Overview:
3235 """""""""
3236
3237 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3238
3239 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3240 instruction present in most other intermediate representations.
3241
3242 Arguments:
3243 """"""""""
3244
3245 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3246 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3247 Both arguments must have identical types.
3248
3249 Semantics:
3250 """"""""""
3251
3252 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3253 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3254 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3255 unsafe floating point optimizations:
3256
3257 Example:
3258 """"""""
3259
3260 .. code-block:: llvm
3261
3262       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3263       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3264
3265 '``mul``' Instruction
3266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3267
3268 Syntax:
3269 """""""
3270
3271 ::
3272
3273       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3274       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3275       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3276       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3277
3278 Overview:
3279 """""""""
3280
3281 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3282
3283 Arguments:
3284 """"""""""
3285
3286 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3287 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3288 arguments must have identical types.
3289
3290 Semantics:
3291 """"""""""
3292
3293 The value produced is the integer product of the two operands.
3294
3295 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3296 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3297 bit width of the result.
3298
3299 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3300 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3301 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3302 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3303 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3304 product.
3305
3306 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3307 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3308 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3309 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3310
3311 Example:
3312 """"""""
3313
3314 .. code-block:: llvm
3315
3316       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3317
3318 .. _i_fmul:
3319
3320 '``fmul``' Instruction
3321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3322
3323 Syntax:
3324 """""""
3325
3326 ::
3327
3328       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3329
3330 Overview:
3331 """""""""
3332
3333 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3334
3335 Arguments:
3336 """"""""""
3337
3338 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3339 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3340 Both arguments must have identical types.
3341
3342 Semantics:
3343 """"""""""
3344
3345 The value produced is the floating point product of the two operands.
3346 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3347 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3348 unsafe floating point optimizations:
3349
3350 Example:
3351 """"""""
3352
3353 .. code-block:: llvm
3354
3355       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3356
3357 '``udiv``' Instruction
3358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3359
3360 Syntax:
3361 """""""
3362
3363 ::
3364
3365       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3366       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3367
3368 Overview:
3369 """""""""
3370
3371 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3372
3373 Arguments:
3374 """"""""""
3375
3376 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3377 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3378 arguments must have identical types.
3379
3380 Semantics:
3381 """"""""""
3382
3383 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3384
3385 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3386 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3387
3388 Division by zero leads to undefined behavior.
3389
3390 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3391 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3392 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3393
3394 Example:
3395 """"""""
3396
3397 .. code-block:: llvm
3398
3399       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3400
3401 '``sdiv``' Instruction
3402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3403
3404 Syntax:
3405 """""""
3406
3407 ::
3408
3409       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3410       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3411
3412 Overview:
3413 """""""""
3414
3415 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3416
3417 Arguments:
3418 """"""""""
3419
3420 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3421 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3422 arguments must have identical types.
3423
3424 Semantics:
3425 """"""""""
3426
3427 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3428 rounded towards zero.
3429
3430 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3431 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3432
3433 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3434 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3435 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3436
3437 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3438 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3439
3440 Example:
3441 """"""""
3442
3443 .. code-block:: llvm
3444
3445       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3446
3447 .. _i_fdiv:
3448
3449 '``fdiv``' Instruction
3450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3451
3452 Syntax:
3453 """""""
3454
3455 ::
3456
3457       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3458
3459 Overview:
3460 """""""""
3461
3462 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3463
3464 Arguments:
3465 """"""""""
3466
3467 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3468 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3469 Both arguments must have identical types.
3470
3471 Semantics:
3472 """"""""""
3473
3474 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3475 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3476 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3477 unsafe floating point optimizations:
3478
3479 Example:
3480 """"""""
3481
3482 .. code-block:: llvm
3483
3484       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3485
3486 '``urem``' Instruction
3487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3488
3489 Syntax:
3490 """""""
3491
3492 ::
3493
3494       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3495
3496 Overview:
3497 """""""""
3498
3499 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3500 division of its two arguments.
3501
3502 Arguments:
3503 """"""""""
3504
3505 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3506 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3507 arguments must have identical types.
3508
3509 Semantics:
3510 """"""""""
3511
3512 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3513 This instruction always performs an unsigned division to get the
3514 remainder.
3515
3516 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3517 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3518
3519 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3520
3521 Example:
3522 """"""""
3523
3524 .. code-block:: llvm
3525
3526       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3527
3528 '``srem``' Instruction
3529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3530
3531 Syntax:
3532 """""""
3533
3534 ::
3535
3536       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3537
3538 Overview:
3539 """""""""
3540
3541 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3542 division of its two operands. This instruction can also take
3543 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3544 must be integers.
3545
3546 Arguments:
3547 """"""""""
3548
3549 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3550 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3551 arguments must have identical types.
3552
3553 Semantics:
3554 """"""""""
3555
3556 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3557 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3558 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3559 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3560 difference, see `The Math
3561 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3562 table of how this is implemented in various languages, please see
3563 `Wikipedia: modulo
3564 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3565
3566 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3567 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3568
3569 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3570 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3571 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3572 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3573 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3574 result of the division and the remainder.)
3575
3576 Example:
3577 """"""""
3578
3579 .. code-block:: llvm
3580
3581       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3582
3583 .. _i_frem:
3584
3585 '``frem``' Instruction
3586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3587
3588 Syntax:
3589 """""""
3590
3591 ::
3592
3593       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3594
3595 Overview:
3596 """""""""
3597
3598 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3599 its two operands.
3600
3601 Arguments:
3602 """"""""""
3603
3604 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3605 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3606 Both arguments must have identical types.
3607
3608 Semantics:
3609 """"""""""
3610
3611 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3612 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3613 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3614 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3615
3616 Example:
3617 """"""""
3618
3619 .. code-block:: llvm
3620
3621       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3622
3623 .. _bitwiseops:
3624
3625 Bitwise Binary Operations
3626 -------------------------
3627
3628 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3629 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3630 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3631 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3632 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3633
3634 '``shl``' Instruction
3635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3636
3637 Syntax:
3638 """""""
3639
3640 ::
3641
3642       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3643       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3644       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3645       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3646
3647 Overview:
3648 """""""""
3649
3650 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3651 a specified number of bits.
3652
3653 Arguments:
3654 """"""""""
3655
3656 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3657 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3658 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3659
3660 Semantics:
3661 """"""""""
3662
3663 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3664 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3665 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3666 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3667 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3668 in ``op2``.
3669
3670 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3671 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3672 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3673 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3674 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3675 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3676 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3677
3678 Example:
3679 """"""""
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3684       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3685       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3686       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3687       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3688
3689 '``lshr``' Instruction
3690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3691
3692 Syntax:
3693 """""""
3694
3695 ::
3696
3697       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3698       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3699
3700 Overview:
3701 """""""""
3702
3703 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3704 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3705
3706 Arguments:
3707 """"""""""
3708
3709 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3710 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3711 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3712
3713 Semantics:
3714 """"""""""
3715
3716 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3717 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3718 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3719 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3720 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3721 corresponding shift amount in ``op2``.
3722
3723 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3724 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3725 non-zero.
3726
3727 Example:
3728 """"""""
3729
3730 .. code-block:: llvm
3731
3732       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3733       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3734       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3735       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3736       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3737       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3738
3739 '``ashr``' Instruction
3740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3741
3742 Syntax:
3743 """""""
3744
3745 ::
3746
3747       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3748       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3749
3750 Overview:
3751 """""""""
3752
3753 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3754 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3755 extension.
3756
3757 Arguments:
3758 """"""""""
3759
3760 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3761 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3762 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3763
3764 Semantics:
3765 """"""""""
3766
3767 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3768 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3769 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3770 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3771 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3772 corresponding shift amount in ``op2``.
3773
3774 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3775 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3776 non-zero.
3777
3778 Example:
3779 """"""""
3780
3781 .. code-block:: llvm
3782
3783       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3784       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3785       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3786       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3787       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3788       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3789
3790 '``and``' Instruction
3791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3792
3793 Syntax:
3794 """""""
3795
3796 ::
3797
3798       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3799
3800 Overview:
3801 """""""""
3802
3803 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3804 operands.
3805
3806 Arguments:
3807 """"""""""
3808
3809 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3810 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3811 arguments must have identical types.
3812
3813 Semantics:
3814 """"""""""
3815
3816 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3817
3818 +-----+-----+-----+
3819 | In0 | In1 | Out |
3820 +-----+-----+-----+
3821 |   0 |   0 |   0 |
3822 +-----+-----+-----+
3823 |   0 |   1 |   0 |
3824 +-----+-----+-----+
3825 |   1 |   0 |   0 |
3826 +-----+-----+-----+
3827 |   1 |   1 |   1 |
3828 +-----+-----+-----+
3829
3830 Example:
3831 """"""""
3832
3833 .. code-block:: llvm
3834
3835       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3836       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3837       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3838
3839 '``or``' Instruction
3840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3841
3842 Syntax:
3843 """""""
3844
3845 ::
3846
3847       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3848
3849 Overview:
3850 """""""""
3851
3852 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3853 two operands.
3854
3855 Arguments:
3856 """"""""""
3857
3858 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3859 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3860 arguments must have identical types.
3861
3862 Semantics:
3863 """"""""""
3864
3865 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3866
3867 +-----+-----+-----+
3868 | In0 | In1 | Out |
3869 +-----+-----+-----+
3870 |   0 |   0 |   0 |
3871 +-----+-----+-----+
3872 |   0 |   1 |   1 |
3873 +-----+-----+-----+
3874 |   1 |   0 |   1 |
3875 +-----+-----+-----+
3876 |   1 |   1 |   1 |
3877 +-----+-----+-----+
3878
3879 Example:
3880 """"""""
3881
3882 ::
3883
3884       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3885       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3886       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3887
3888 '``xor``' Instruction
3889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3890
3891 Syntax:
3892 """""""
3893
3894 ::
3895
3896       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3897
3898 Overview:
3899 """""""""
3900
3901 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3902 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3903 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3904
3905 Arguments:
3906 """"""""""
3907
3908 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3909 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3910 arguments must have identical types.
3911
3912 Semantics:
3913 """"""""""
3914
3915 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3916
3917 +-----+-----+-----+
3918 | In0 | In1 | Out |
3919 +-----+-----+-----+
3920 |   0 |   0 |   0 |
3921 +-----+-----+-----+
3922 |   0 |   1 |   1 |
3923 +-----+-----+-----+
3924 |   1 |   0 |   1 |
3925 +-----+-----+-----+
3926 |   1 |   1 |   0 |
3927 +-----+-----+-----+
3928
3929 Example:
3930 """"""""
3931
3932 .. code-block:: llvm
3933
3934       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3935       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
3936       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3937       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
3938
3939 Vector Operations
3940 -----------------
3941
3942 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
3943 target-independent manner. These instructions cover the element-access
3944 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
3945 While LLVM does directly support these vector operations, many
3946 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
3947 take full advantage of a specific target.
3948
3949 .. _i_extractelement:
3950
3951 '``extractelement``' Instruction
3952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3953
3954 Syntax:
3955 """""""
3956
3957 ::
3958
3959       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
3960
3961 Overview:
3962 """""""""
3963
3964 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
3965 from a vector at a specified index.
3966
3967 Arguments:
3968 """"""""""
3969
3970 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
3971 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
3972 the position from which to extract the element. The index may be a
3973 variable.
3974
3975 Semantics:
3976 """"""""""
3977
3978 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
3979 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
3980 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
3981
3982 Example:
3983 """"""""
3984
3985 .. code-block:: llvm
3986
3987       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
3988
3989 .. _i_insertelement:
3990
3991 '``insertelement``' Instruction
3992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3993
3994 Syntax:
3995 """""""
3996
3997 ::
3998
3999       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4000
4001 Overview:
4002 """""""""
4003
4004 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4005 vector at a specified index.
4006
4007 Arguments:
4008 """"""""""
4009
4010 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4011 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4012 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4013 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4014 index may be a variable.
4015
4016 Semantics:
4017 """"""""""
4018
4019 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4020 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4021 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4022 undefined.
4023
4024 Example:
4025 """"""""
4026
4027 .. code-block:: llvm
4028
4029       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4030
4031 .. _i_shufflevector:
4032
4033 '``shufflevector``' Instruction
4034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4035
4036 Syntax:
4037 """""""
4038
4039 ::
4040
4041       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4042
4043 Overview:
4044 """""""""
4045
4046 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4047 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4048 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4049
4050 Arguments:
4051 """"""""""
4052
4053 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4054 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4055 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4056 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4057 same as the element type of the first two operands.
4058
4059 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4060 constant integer or undef values.
4061
4062 Semantics:
4063 """"""""""
4064
4065 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4066 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4067 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4068 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4069 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4070 only one vector.
4071
4072 Example:
4073 """"""""
4074
4075 .. code-block:: llvm
4076
4077       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4078                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4079       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4080                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4081       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4082                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4083       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4084                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4085
4086 Aggregate Operations
4087 --------------------
4088
4089 LLVM supports several instructions for working with
4090 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4091
4092 .. _i_extractvalue:
4093
4094 '``extractvalue``' Instruction
4095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4096
4097 Syntax:
4098 """""""
4099
4100 ::
4101
4102       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4103
4104 Overview:
4105 """""""""
4106
4107 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4108 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4109
4110 Arguments:
4111 """"""""""
4112
4113 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4114 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4115 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4116 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4117
4118 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4119
4120 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4121    omitted and assumed to be zero.
4122 -  At least one index must be specified.
4123 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4124
4125 Semantics:
4126 """"""""""
4127
4128 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4129 the index operands.
4130
4131 Example:
4132 """"""""
4133
4134 .. code-block:: llvm
4135
4136       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4137
4138 .. _i_insertvalue:
4139
4140 '``insertvalue``' Instruction
4141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4142
4143 Syntax:
4144 """""""
4145
4146 ::
4147
4148       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4149
4150 Overview:
4151 """""""""
4152
4153 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4154 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4155
4156 Arguments:
4157 """"""""""
4158
4159 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4160 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4161 a first-class value to insert. The following operands are constant
4162 indices indicating the position at which to insert the value in a
4163 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4164 to insert must have the same type as the value identified by the
4165 indices.
4166
4167 Semantics:
4168 """"""""""
4169
4170 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4171 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4172 indices is that of ``elt``.
4173
4174 Example:
4175 """"""""
4176
4177 .. code-block:: llvm
4178
4179       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4180       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4181       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4182
4183 .. _memoryops:
4184
4185 Memory Access and Addressing Operations
4186 ---------------------------------------
4187
4188 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4189 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4190 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4191 memory in LLVM.
4192
4193 .. _i_alloca:
4194
4195 '``alloca``' Instruction
4196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4197
4198 Syntax:
4199 """""""
4200
4201 ::
4202
4203       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4204
4205 Overview:
4206 """""""""
4207
4208 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4209 currently executing function, to be automatically released when this
4210 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4211 generic address space (address space zero).
4212
4213 Arguments:
4214 """"""""""
4215
4216 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4217 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4218 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4219 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4220 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4221 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4222 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4223 any convenient boundary compatible with the type.
4224
4225 '``type``' may be any sized type.
4226
4227 Semantics:
4228 """"""""""
4229
4230 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4231 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4232 memory is automatically released when the function returns. The
4233 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4234 variables that must have an address available. When the function returns
4235 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4236 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4237 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4238 is not specified.
4239
4240 Example:
4241 """"""""
4242
4243 .. code-block:: llvm
4244
4245       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4246       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4247       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4248       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4249
4250 .. _i_load:
4251
4252 '``load``' Instruction
4253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4254
4255 Syntax:
4256 """""""
4257
4258 ::
4259
4260       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4261       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4262       !<index> = !{ i32 1 }
4263
4264 Overview:
4265 """""""""
4266
4267 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4268
4269 Arguments:
4270 """"""""""
4271
4272 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4273 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4274 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4275 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4276 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4277 operations <volatile>`.
4278
4279 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4280 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4281 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4282 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4283 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4284 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4285 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4286 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4287 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4288 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4289 any defined semantics for atomic loads.
4290
4291 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4292 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4293 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4294 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4295 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4296 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4297 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4298
4299 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4300 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4301 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4302 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4303 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4304 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4305 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4306
4307 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4308 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4309 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4310 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4311 address points to memory which does not change value during program
4312 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4313 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4314
4315 Semantics:
4316 """"""""""
4317
4318 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4319 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4320 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4321 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4322 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4323 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4324 written using a store of the same type.
4325
4326 Examples:
4327 """""""""
4328
4329 .. code-block:: llvm
4330
4331       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4332       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4333       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4334
4335 .. _i_store:
4336
4337 '``store``' Instruction
4338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4339
4340 Syntax:
4341 """""""
4342
4343 ::
4344
4345       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4346       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4347
4348 Overview:
4349 """""""""
4350
4351 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4352
4353 Arguments:
4354 """"""""""
4355
4356 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4357 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4358 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4359 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4360 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4361 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4362 operations <volatile>`.
4363
4364 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4365 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4366 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4367 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4368 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4369 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4370 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4371 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4372 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4373 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4374 have any defined semantics for atomic stores.
4375
4376 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4377 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4378 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4379 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4380 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4381 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4382 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4383 safe.
4384
4385 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4386 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4387 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4388 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4389 be reused in the cache. The code generator may select special
4390 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4391 x86.
4392
4393 Semantics:
4394 """"""""""
4395
4396 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4397 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4398 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4399 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4400 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4401 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4402 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4403 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4404
4405 Example:
4406 """"""""
4407
4408 .. code-block:: llvm
4409
4410       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4411       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4412       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4413
4414 .. _i_fence:
4415
4416 '``fence``' Instruction
4417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4418
4419 Syntax:
4420 """""""
4421
4422 ::
4423
4424       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4425
4426 Overview:
4427 """""""""
4428
4429 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4430 between operations.
4431
4432 Arguments:
4433 """"""""""
4434
4435 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4436 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4437 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4438
4439 Semantics:
4440 """"""""""
4441
4442 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4443 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4444 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4445 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4446 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4447 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4448 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4449 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4450 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4451 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4452 *happens-before* edge.
4453
4454 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4455 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4456 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4457
4458 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4459 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4460 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4461
4462 Example:
4463 """"""""
4464
4465 .. code-block:: llvm
4466
4467       fence acquire                          ; yields {void}
4468       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4469
4470 .. _i_cmpxchg:
4471
4472 '``cmpxchg``' Instruction
4473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4474
4475 Syntax:
4476 """""""
4477
4478 ::
4479
4480       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4481
4482 Overview:
4483 """""""""
4484
4485 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4486 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4487 equal, it stores a new value into the memory.
4488
4489 Arguments:
4490 """"""""""
4491
4492 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4493 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4494 address, and a new value to place at that address if the compared values
4495 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4496 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4497 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4498 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4499 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4500 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4501 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4502
4503 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4504 synchronizes with other atomic operations.
4505
4506 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4507 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4508 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4509 respect to all other code in the system.
4510
4511 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4512 equal to the size in memory of the operand.
4513
4514 Semantics:
4515 """"""""""
4516
4517 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4518 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4519 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4520 returned.
4521
4522 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4523 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4524 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4525 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4526
4527 Example:
4528 """"""""
4529
4530 .. code-block:: llvm
4531
4532     entry:
4533       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4534       br label %loop
4535
4536     loop:
4537       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4538       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4539       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4540       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4541       br i1 %success, label %done, label %loop
4542
4543     done:
4544       ...
4545
4546 .. _i_atomicrmw:
4547
4548 '``atomicrmw``' Instruction
4549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4550
4551 Syntax:
4552 """""""
4553
4554 ::
4555
4556       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4557
4558 Overview:
4559 """""""""
4560
4561 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4562
4563 Arguments:
4564 """"""""""
4565
4566 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4567 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4568 operation. The operation must be one of the following keywords:
4569
4570 -  xchg
4571 -  add
4572 -  sub
4573 -  and
4574 -  nand
4575 -  or
4576 -  xor
4577 -  max
4578 -  min
4579 -  umax
4580 -  umin
4581
4582 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4583 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4584 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4585 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4586 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4587 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4588 operations <volatile>`.
4589
4590 Semantics:
4591 """"""""""
4592
4593 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4594 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4595 value at the location is returned. The modification is specified by the
4596 operation argument:
4597
4598 -  xchg: ``*ptr = val``
4599 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4600 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4601 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4602 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4603 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4604 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4605 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4606 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4607 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4608    comparison)
4609 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4610    comparison)
4611
4612 Example:
4613 """"""""
4614
4615 .. code-block:: llvm
4616
4617       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4618
4619 .. _i_getelementptr:
4620
4621 '``getelementptr``' Instruction
4622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4623
4624 Syntax:
4625 """""""
4626
4627 ::
4628
4629       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4630       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4631       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4632
4633 Overview:
4634 """""""""
4635
4636 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4637 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4638 address calculation only and does not access memory.
4639
4640 Arguments:
4641 """"""""""
4642
4643 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4644 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4645 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4646 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4647 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4648 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4649 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4650 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4651 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4652 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4653 would require loading the pointer before continuing calculation.
4654
4655 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4656 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4657 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4658 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4659 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4660 required to be constant. These integers are treated as signed values
4661 where relevant.
4662
4663 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4664 to LLVM:
4665
4666 .. code-block:: c
4667
4668     struct RT {
4669       char A;
4670       int B[10][20];
4671       char C;
4672     };
4673     struct ST {
4674       int X;
4675       double Y;
4676       struct RT Z;
4677     };
4678
4679     int *foo(struct ST *s) {
4680       return &s[1].Z.B[5][13];
4681     }
4682
4683 The LLVM code generated by Clang is:
4684
4685 .. code-block:: llvm
4686
4687     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4688     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4689
4690     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4691     entry:
4692       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4693       ret i32* %arrayidx
4694     }
4695
4696 Semantics:
4697 """"""""""
4698
4699 In the example above, the first index is indexing into the
4700 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4701 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4702 indexes into the third element of the structure, yielding a
4703 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4704 structure. The third index indexes into the second element of the
4705 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4706 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4707 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4708 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4709
4710 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4711 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4712 for the given testcase is equivalent to:
4713
4714 .. code-block:: llvm
4715
4716     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4717       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4718       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4719       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4720       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4721       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4722       ret i32* %t5
4723     }
4724
4725 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4726 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4727 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4728 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4729 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4730 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4731 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4732 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4733 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4734 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4735
4736 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4737 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4738 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4739 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4740 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4741 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4742 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4743 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4744 information.
4745
4746 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4747 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4748
4749 Example:
4750 """"""""
4751
4752 .. code-block:: llvm
4753
4754         ; yields [12 x i8]*:aptr
4755         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4756         ; yields i8*:vptr
4757         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4758         ; yields i8*:eptr
4759         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4760         ; yields i32*:iptr
4761         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4762
4763 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4764 must be a vector with the same number of elements. For example:
4765
4766 .. code-block:: llvm
4767
4768      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4769
4770 Conversion Operations
4771 ---------------------
4772
4773 The instructions in this category are the conversion instructions
4774 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4775 various bit conversions on the operand.
4776
4777 '``trunc .. to``' Instruction
4778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4779
4780 Syntax:
4781 """""""
4782
4783 ::
4784
4785       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4786
4787 Overview:
4788 """""""""
4789
4790 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4791
4792 Arguments:
4793 """"""""""
4794
4795 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4796 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4797 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4798 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4799 types are not allowed.
4800
4801 Semantics:
4802 """"""""""
4803
4804 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4805 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4806 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4807 It will always truncate bits.
4808
4809 Example:
4810 """"""""
4811
4812 .. code-block:: llvm
4813
4814       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4815       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4816       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4817       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4818
4819 '``zext .. to``' Instruction
4820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4821
4822 Syntax:
4823 """""""
4824
4825 ::
4826
4827       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4828
4829 Overview:
4830 """""""""
4831
4832 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4833
4834 Arguments:
4835 """"""""""
4836
4837 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4838 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4839 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4840 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4841
4842 Semantics:
4843 """"""""""
4844
4845 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4846 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4847
4848 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4849
4850 Example:
4851 """"""""
4852
4853 .. code-block:: llvm
4854
4855       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4856       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4857       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4858
4859 '``sext .. to``' Instruction
4860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4861
4862 Syntax:
4863 """""""
4864
4865 ::
4866
4867       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4868
4869 Overview:
4870 """""""""
4871
4872 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4873
4874 Arguments:
4875 """"""""""
4876
4877 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4878 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4879 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4880 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4881
4882 Semantics:
4883 """"""""""
4884
4885 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4886 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4887 of the type ``ty2``.
4888
4889 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4890
4891 Example:
4892 """"""""
4893
4894 .. code-block:: llvm
4895
4896       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4897       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4898       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4899
4900 '``fptrunc .. to``' Instruction
4901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4902
4903 Syntax:
4904 """""""
4905
4906 ::
4907
4908       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4909
4910 Overview:
4911 """""""""
4912
4913 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4914
4915 Arguments:
4916 """"""""""
4917
4918 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4919 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4920 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4921 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4922
4923 Semantics:
4924 """"""""""
4925
4926 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4927 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4928 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4929 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4930
4931 Example:
4932 """"""""
4933
4934 .. code-block:: llvm
4935
4936       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
4937       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
4938
4939 '``fpext .. to``' Instruction
4940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4941
4942 Syntax:
4943 """""""
4944
4945 ::
4946
4947       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4948
4949 Overview:
4950 """""""""
4951
4952 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
4953 point value.
4954
4955 Arguments:
4956 """"""""""
4957
4958 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4959 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
4960 to. The source type must be smaller than the destination type.
4961
4962 Semantics:
4963 """"""""""
4964
4965 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
4966 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
4967 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
4968 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
4969 *no-op cast* for a floating point cast.
4970
4971 Example:
4972 """"""""
4973
4974 .. code-block:: llvm
4975
4976       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
4977       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
4978
4979 '``fptoui .. to``' Instruction
4980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4981
4982 Syntax:
4983 """""""
4984
4985 ::
4986
4987       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4988
4989 Overview:
4990 """""""""
4991
4992 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
4993 integer equivalent of type ``ty2``.
4994
4995 Arguments:
4996 """"""""""
4997
4998 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
4999 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5000 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5001 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5002 type with the same number of elements as ``ty``
5003
5004 Semantics:
5005 """"""""""
5006
5007 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5008 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5009 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5010 are undefined.
5011
5012 Example:
5013 """"""""
5014
5015 .. code-block:: llvm
5016
5017       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5018       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5019       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5020
5021 '``fptosi .. to``' Instruction
5022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5023
5024 Syntax:
5025 """""""
5026
5027 ::
5028
5029       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5030
5031 Overview:
5032 """""""""
5033
5034 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5035 ``value`` to type ``ty2``.
5036
5037 Arguments:
5038 """"""""""
5039
5040 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5041 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5042 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5043 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5044 type with the same number of elements as ``ty``
5045
5046 Semantics:
5047 """"""""""
5048
5049 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5050 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5051 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5052 are undefined.
5053
5054 Example:
5055 """"""""
5056
5057 .. code-block:: llvm
5058
5059       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5060       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5061       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5062
5063 '``uitofp .. to``' Instruction
5064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5065
5066 Syntax:
5067 """""""
5068
5069 ::
5070
5071       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5072
5073 Overview:
5074 """""""""
5075
5076 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5077 and converts that value to the ``ty2`` type.
5078
5079 Arguments:
5080 """"""""""
5081
5082 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5083 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5084 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5085 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5086 type with the same number of elements as ``ty``
5087
5088 Semantics:
5089 """"""""""
5090
5091 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5092 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5093 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5094 are undefined.
5095
5096 Example:
5097 """"""""
5098
5099 .. code-block:: llvm
5100
5101       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5102       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5103
5104 '``sitofp .. to``' Instruction
5105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5106
5107 Syntax:
5108 """""""
5109
5110 ::
5111
5112       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5113
5114 Overview:
5115 """""""""
5116
5117 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5118 converts that value to the ``ty2`` type.
5119
5120 Arguments:
5121 """"""""""
5122
5123 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5124 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5125 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5126 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5127 type with the same number of elements as ``ty``
5128
5129 Semantics:
5130 """"""""""
5131
5132 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5133 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5134 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5135 undefined.
5136
5137 Example:
5138 """"""""
5139
5140 .. code-block:: llvm
5141
5142       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5143       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5144
5145 .. _i_ptrtoint:
5146
5147 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5149
5150 Syntax:
5151 """""""
5152
5153 ::
5154
5155       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5156
5157 Overview:
5158 """""""""
5159
5160 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5161 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5162
5163 Arguments:
5164 """"""""""
5165
5166 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5167 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5168 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5169 a vector of integers type.
5170
5171 Semantics:
5172 """"""""""
5173
5174 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5175 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5176 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5177 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5178 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5179 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5180 change.
5181
5182 Example:
5183 """"""""
5184
5185 .. code-block:: llvm
5186
5187       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5188       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5189       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5190
5191 .. _i_inttoptr:
5192
5193 '``inttoptr .. to``' Instruction
5194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5195
5196 Syntax:
5197 """""""
5198
5199 ::
5200
5201       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5202
5203 Overview:
5204 """""""""
5205
5206 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5207 pointer type, ``ty2``.
5208
5209 Arguments:
5210 """"""""""
5211
5212 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5213 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5214 type.
5215
5216 Semantics:
5217 """"""""""
5218
5219 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5220 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5221 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5222 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5223 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5224 nothing is done (*no-op cast*).
5225
5226 Example:
5227 """"""""
5228
5229 .. code-block:: llvm
5230
5231       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5232       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5233       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5234       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5235
5236 .. _i_bitcast:
5237
5238 '``bitcast .. to``' Instruction
5239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5240
5241 Syntax:
5242 """""""
5243
5244 ::
5245
5246       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5247
5248 Overview:
5249 """""""""
5250
5251 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5252 changing any bits.
5253
5254 Arguments:
5255 """"""""""
5256
5257 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5258 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5259 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5260 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5261 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5262 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5263 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5264 size).
5265
5266 Semantics:
5267 """"""""""
5268
5269 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5270 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5271 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5272 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5273 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5274 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5275 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5276 first.
5277
5278 Example:
5279 """"""""
5280
5281 .. code-block:: llvm
5282
5283       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5284       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5285       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5286       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5287
5288 .. _otherops:
5289
5290 Other Operations
5291 ----------------
5292
5293 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5294 which defy better classification.
5295
5296 .. _i_icmp:
5297
5298 '``icmp``' Instruction
5299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5300
5301 Syntax:
5302 """""""
5303
5304 ::
5305
5306       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5307
5308 Overview:
5309 """""""""
5310
5311 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5312 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5313 pointer, or pointer vector operands.
5314
5315 Arguments:
5316 """"""""""
5317
5318 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5319 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5320 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5321
5322 #. ``eq``: equal
5323 #. ``ne``: not equal
5324 #. ``ugt``: unsigned greater than
5325 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5326 #. ``ult``: unsigned less than
5327 #. ``ule``: unsigned less or equal
5328 #. ``sgt``: signed greater than
5329 #. ``sge``: signed greater or equal
5330 #. ``slt``: signed less than
5331 #. ``sle``: signed less or equal
5332
5333 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5334 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5335 must also be identical types.
5336
5337 Semantics:
5338 """"""""""
5339
5340 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5341 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5342 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5343
5344 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5345    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5346 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5347    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5348 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5349    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5350 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5351    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5352 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5353    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5354 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5355    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5356 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5357    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5358 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5359    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5360 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5361    if ``op1`` is less than ``op2``.
5362 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5363    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5364
5365 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5366 are compared as if they were integers.
5367
5368 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5369 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5370 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5371
5372 Example:
5373 """"""""
5374
5375 .. code-block:: llvm
5376
5377       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5378       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5379       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5380       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5381       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5382       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5383
5384 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5385 ``icmp`` instruction.
5386
5387 .. _i_fcmp:
5388
5389 '``fcmp``' Instruction
5390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5391
5392 Syntax:
5393 """""""
5394
5395 ::
5396
5397       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5398
5399 Overview:
5400 """""""""
5401
5402 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5403 values based on comparison of its operands.
5404
5405 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5406 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5407
5408 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5409 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5410 compared.
5411
5412 Arguments:
5413 """"""""""
5414
5415 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5416 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5417 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5418
5419 #. ``false``: no comparison, always returns false
5420 #. ``oeq``: ordered and equal
5421 #. ``ogt``: ordered and greater than
5422 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5423 #. ``olt``: ordered and less than
5424 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5425 #. ``one``: ordered and not equal
5426 #. ``ord``: ordered (no nans)
5427 #. ``ueq``: unordered or equal
5428 #. ``ugt``: unordered or greater than
5429 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5430 #. ``ult``: unordered or less than
5431 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5432 #. ``une``: unordered or not equal
5433 #. ``uno``: unordered (either nans)
5434 #. ``true``: no comparison, always returns true
5435
5436 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5437 that either operand may be a QNAN.
5438
5439 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5440 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5441 type. They must have identical types.
5442
5443 Semantics:
5444 """"""""""
5445
5446 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5447 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5448 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5449 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5450
5451 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5452 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5453    is equal to ``op2``.
5454 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5455    is greater than ``op2``.
5456 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5457    is greater than or equal to ``op2``.
5458 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5459    is less than ``op2``.
5460 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5461    is less than or equal to ``op2``.
5462 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5463    is not equal to ``op2``.
5464 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5465 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5466    equal to ``op2``.
5467 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5468    greater than ``op2``.
5469 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5470    greater than or equal to ``op2``.
5471 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5472    less than ``op2``.
5473 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5474    less than or equal to ``op2``.
5475 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5476    not equal to ``op2``.
5477 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5478 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5479
5480 Example:
5481 """"""""
5482
5483 .. code-block:: llvm
5484
5485       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5486       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5487       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5488       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5489
5490 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5491 ``fcmp`` instruction.
5492
5493 .. _i_phi:
5494
5495 '``phi``' Instruction
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497
5498 Syntax:
5499 """""""
5500
5501 ::
5502
5503       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5504
5505 Overview:
5506 """""""""
5507
5508 The '``phi``' instruction is used to implement the φ node in the SSA
5509 graph representing the function.
5510
5511 Arguments:
5512 """"""""""
5513
5514 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5515 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5516 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5517 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5518 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5519 label arguments.
5520
5521 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5522 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5523 block.
5524
5525 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5526 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5527 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5528 instruction's return value on the same edge).
5529
5530 Semantics:
5531 """"""""""
5532
5533 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5534 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5535 executed just prior to the current block.
5536
5537 Example:
5538 """"""""
5539
5540 .. code-block:: llvm
5541
5542     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5543       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5544       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5545       br label %Loop
5546
5547 .. _i_select:
5548
5549 '``select``' Instruction
5550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5551
5552 Syntax:
5553 """""""
5554
5555 ::
5556
5557       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5558
5559       selty is either i1 or {<N x i1>}
5560
5561 Overview:
5562 """""""""
5563
5564 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5565 condition, without branching.
5566
5567 Arguments:
5568 """"""""""
5569
5570 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5571 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5572 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5573 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5574 elements.
5575
5576 Semantics:
5577 """"""""""
5578
5579 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5580 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5581 argument.
5582
5583 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5584 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5585
5586 Example:
5587 """"""""
5588
5589 .. code-block:: llvm
5590
5591       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5592
5593 .. _i_call:
5594
5595 '``call``' Instruction
5596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5597
5598 Syntax:
5599 """""""
5600
5601 ::
5602
5603       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5604
5605 Overview:
5606 """""""""
5607
5608 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5609
5610 Arguments:
5611 """"""""""
5612
5613 This instruction requires several arguments:
5614
5615 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5616    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5617    be marked "tail" even if they do not occur before a
5618    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5619    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5620    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5621    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5622    automatic `sibling call
5623    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5624    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5625    when the following extra requirements are met:
5626
5627    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5628    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5629       uses value of call or is void).
5630    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5631       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5632    -  `Platform specific constraints are
5633       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5634
5635 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5636    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5637    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5638    calling convention of the call must match the calling convention of
5639    the target function, or else the behavior is undefined.
5640 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5641    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5642    are valid here.
5643 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5644    type of the return value. Functions that return no value are marked
5645    ``void``.
5646 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5647    being invoked. The argument types must match the types implied by
5648    this signature. This type can be omitted if the function is not
5649    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5650    function.
5651 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5652    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5653    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5654    to function value.
5655 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5656    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5657    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5658    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5659    extra arguments can be specified.
5660 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5661    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5662    attributes are valid here.
5663
5664 Semantics:
5665 """"""""""
5666
5667 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5668 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5669 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5670 flow continues with the instruction after the function call, and the
5671 return value of the function is bound to the result argument.
5672
5673 Example:
5674 """"""""
5675
5676 .. code-block:: llvm
5677
5678       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5679       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5680       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5681       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5682       call void %foo(i8 97 signext)
5683
5684       %struct.A = type { i32, i8 }
5685       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5686       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5687       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5688       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5689       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5690
5691 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5692 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5693 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5694 This is something we'd like to change in the future to provide better
5695 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5696
5697 .. _i_va_arg:
5698
5699 '``va_arg``' Instruction
5700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5701
5702 Syntax:
5703 """""""
5704
5705 ::
5706
5707       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5708
5709 Overview:
5710 """""""""
5711
5712 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5713 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5714 the ``va_arg`` macro in C.
5715
5716 Arguments:
5717 """"""""""
5718
5719 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5720 argument. It returns a value of the specified argument type and
5721 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5722 type of ``va_list`` is target specific.
5723
5724 Semantics:
5725 """"""""""
5726
5727 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5728 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5729 the next argument. For more information, see the variable argument
5730 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5731
5732 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5733 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5734 function.
5735
5736 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5737 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5738
5739 Example:
5740 """"""""
5741
5742 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5743
5744 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5745 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5746 types on any target.
5747
5748 .. _i_landingpad:
5749
5750 '``landingpad``' Instruction
5751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5752
5753 Syntax:
5754 """""""
5755
5756 ::
5757
5758       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5759       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5760
5761       <clause> := catch <type> <value>
5762       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5763
5764 Overview:
5765 """""""""
5766
5767 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5768 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5769 is a landing pad — one where the exception lands, and corresponds to the
5770 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5771 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5772 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5773
5774 Arguments:
5775 """"""""""
5776
5777 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5778 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5779 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5780
5781 A ``clause`` begins with the clause type — ``catch`` or ``filter`` — and
5782 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5783 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5784 clause takes an array constant as its argument. Use
5785 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5786 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5787 the ``cleanup`` flag.
5788
5789 Semantics:
5790 """"""""""
5791
5792 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5793 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5794 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5795 calling conventions, how the personality function results are
5796 represented in LLVM IR is target specific.
5797
5798 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5799 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5800 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5801 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5802 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5803 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5804 unwinding continues further up the call stack.
5805
5806 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5807
5808 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5809    of an '``invoke``' instruction.
5810 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5811    first non-PHI instruction.
5812 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5813    pad block.
5814 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5815    '``landingpad``' instruction.
5816 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5817    personality function.
5818
5819 Example:
5820 """"""""
5821
5822 .. code-block:: llvm
5823
5824       ;; A landing pad which can catch an integer.
5825       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5826                catch i8** @_ZTIi
5827       ;; A landing pad that is a cleanup.
5828       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5829                cleanup
5830       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5831       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5832                catch i8** @_ZTIi
5833                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5834
5835 .. _intrinsics:
5836
5837 Intrinsic Functions
5838 ===================
5839
5840 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5841 have well known names and semantics and are required to follow certain
5842 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5843 for the LLVM language that does not require changing all of the
5844 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5845 reader/writer, the parser, etc...).
5846
5847 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5848 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5849 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5850 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5851 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5852 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5853 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5854 are added that they be documented here.
5855
5856 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5857 represents a family of functions that perform the same operation but on
5858 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5859 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5860 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5861 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5862 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5863 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5864 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5865 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5866 argument or the result.
5867
5868 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5869 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5870 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5871 whose type is matched against another type do not. For example, the
5872 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5873 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5874 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5875 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5876 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5877 type is matched against the return type, it does not require its own
5878 name suffix.
5879
5880 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5881 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5882
5883 .. _int_varargs:
5884
5885 Variable Argument Handling Intrinsics
5886 -------------------------------------
5887
5888 Variable argument support is defined in LLVM with the
5889 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5890 functions. These functions are related to the similarly named macros
5891 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5892
5893 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5894 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5895 does not define what this type is, so all transformations should be
5896 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5897
5898 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5899 variable argument handling intrinsic functions are used.
5900
5901 .. code-block:: llvm
5902
5903     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5904       ; Initialize variable argument processing
5905       %ap = alloca i8*
5906       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5907       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5908
5909       ; Read a single integer argument
5910       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5911
5912       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5913       %aq = alloca i8*
5914       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5915       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5916       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5917
5918       ; Stop processing of arguments.
5919       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5920       ret i32 %tmp
5921     }
5922
5923     declare void @llvm.va_start(i8*)
5924     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5925     declare void @llvm.va_end(i8*)
5926
5927 .. _int_va_start:
5928
5929 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5931
5932 Syntax:
5933 """""""
5934
5935 ::
5936
5937       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
5938
5939 Overview:
5940 """""""""
5941
5942 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
5943 subsequent use by ``va_arg``.
5944
5945 Arguments:
5946 """"""""""
5947
5948 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
5949
5950 Semantics:
5951 """"""""""
5952
5953 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
5954 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
5955 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
5956 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
5957 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
5958 to know the last argument of the function as the compiler can figure
5959 that out.
5960
5961 '``llvm.va_end``' Intrinsic
5962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5963
5964 Syntax:
5965 """""""
5966
5967 ::
5968
5969       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
5970
5971 Overview:
5972 """""""""
5973
5974 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
5975 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
5976
5977 Arguments:
5978 """"""""""
5979
5980 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
5981
5982 Semantics:
5983 """"""""""
5984
5985 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
5986 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
5987 element to which the argument points. Calls to
5988 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
5989 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
5990 ``llvm.va_end``.
5991
5992 .. _int_va_copy:
5993
5994 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
5995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5996
5997 Syntax:
5998 """""""
5999
6000 ::
6001
6002       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6003
6004 Overview:
6005 """""""""
6006
6007 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6008 from the source argument list to the destination argument list.
6009
6010 Arguments:
6011 """"""""""
6012
6013 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6014 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6015
6016 Semantics:
6017 """"""""""
6018
6019 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6020 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6021 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6022 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6023 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6024
6025 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6026 --------------------------------------
6027
6028 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6029 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6030 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6031 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6032 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6033 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6034 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6035 details, see `Accurate Garbage Collection with
6036 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6037
6038 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6039 address space (address space zero).
6040
6041 .. _int_gcroot:
6042
6043 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6045
6046 Syntax:
6047 """""""
6048
6049 ::
6050
6051       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6052
6053 Overview:
6054 """""""""
6055
6056 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6057 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6058
6059 Arguments:
6060 """"""""""
6061
6062 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6063 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6064 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6065 root.
6066
6067 Semantics:
6068 """"""""""
6069
6070 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6071 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6072 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6073 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6074 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6075
6076 .. _int_gcread:
6077
6078 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6080
6081 Syntax:
6082 """""""
6083
6084 ::
6085
6086       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6087
6088 Overview:
6089 """""""""
6090
6091 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6092 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6093 barriers.
6094
6095 Arguments:
6096 """"""""""
6097
6098 The second argument is the address to read from, which should be an
6099 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6100 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6101 runtime (otherwise null).
6102
6103 Semantics:
6104 """"""""""
6105
6106 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6107 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6108 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6109 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6110 algorithm <gc>`.
6111
6112 .. _int_gcwrite:
6113
6114 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6116
6117 Syntax:
6118 """""""
6119
6120 ::
6121
6122       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6123
6124 Overview:
6125 """""""""
6126
6127 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6128 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6129 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6130
6131 Arguments:
6132 """"""""""
6133
6134 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6135 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6136 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6137 object, Obj may be null.
6138
6139 Semantics:
6140 """"""""""
6141
6142 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6143 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6144 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6145 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6146 algorithm <gc>`.
6147
6148 Code Generator Intrinsics
6149 -------------------------
6150
6151 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6152 may only be implemented with code generator support.
6153
6154 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6156
6157 Syntax:
6158 """""""
6159
6160 ::
6161
6162       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6163
6164 Overview:
6165 """""""""
6166
6167 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6168 target-specific value indicating the return address of the current
6169 function or one of its callers.
6170
6171 Arguments:
6172 """"""""""
6173
6174 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6175 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6176 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6177 value.
6178
6179 Semantics:
6180 """"""""""
6181
6182 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6183 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6184 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6185 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6186 used for debugging purposes.
6187
6188 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6189 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6190 of the obvious source-language caller.
6191
6192 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6194
6195 Syntax:
6196 """""""
6197
6198 ::
6199
6200       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6201
6202 Overview:
6203 """""""""
6204
6205 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6206 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6207
6208 Arguments:
6209 """"""""""
6210
6211 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6212 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6213 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6214 value.
6215
6216 Semantics:
6217 """"""""""
6218
6219 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6220 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6221 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6222 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6223 used for debugging purposes.
6224
6225 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6226 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6227 of the obvious source-language caller.
6228
6229 .. _int_stacksave:
6230
6231 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6233
6234 Syntax:
6235 """""""
6236
6237 ::
6238
6239       declare i8* @llvm.stacksave()
6240
6241 Overview:
6242 """""""""
6243
6244 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6245 of the function stack, for use with
6246 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6247 implementing language features like scoped automatic variable sized
6248 arrays in C99.
6249
6250 Semantics:
6251 """"""""""
6252
6253 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6254 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6255 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6256 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6257 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6258 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6259 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6260
6261 .. _int_stackrestore:
6262
6263 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6265
6266 Syntax:
6267 """""""
6268
6269 ::
6270
6271       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6272
6273 Overview:
6274 """""""""
6275
6276 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6277 the function stack to the state it was in when the corresponding
6278 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6279 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6280 sized arrays in C99.
6281
6282 Semantics:
6283 """"""""""
6284
6285 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6286
6287 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6289
6290 Syntax:
6291 """""""
6292
6293 ::
6294
6295       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6296
6297 Overview:
6298 """""""""
6299
6300 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6301 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6302 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6303 its performance characteristics.
6304
6305 Arguments:
6306 """"""""""
6307
6308 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6309 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6310 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6311 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6312 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6313 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6314 arguments must be constant integers.
6315
6316 Semantics:
6317 """"""""""
6318
6319 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6320 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6321 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6322 the processor cache for better performance.
6323
6324 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6326
6327 Syntax:
6328 """""""
6329
6330 ::
6331
6332       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6333
6334 Overview:
6335 """""""""
6336
6337 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6338 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6339 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6340 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6341 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6342 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6343 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6344 allow correlations of simulation runs.
6345
6346 Arguments:
6347 """"""""""
6348
6349 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6350
6351 Semantics:
6352 """"""""""
6353
6354 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6355 that do not support this intrinsic may ignore it.
6356
6357 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6359
6360 Syntax:
6361 """""""
6362
6363 ::
6364
6365       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6366
6367 Overview:
6368 """""""""
6369
6370 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6371 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6372 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6373 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6374 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6375 timings.
6376
6377 Semantics:
6378 """"""""""
6379
6380 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6381 memory. Implementations are allowed to either return a application
6382 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6383 is lowered to a constant 0.
6384
6385 Standard C Library Intrinsics
6386 -----------------------------
6387
6388 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6389 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6390 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6391 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6392
6393 .. _int_memcpy:
6394
6395 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6397
6398 Syntax:
6399 """""""
6400
6401 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6402 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6403 support all bit widths however.
6404
6405 ::
6406
6407       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6408                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6409       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6410                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6411
6412 Overview:
6413 """""""""
6414
6415 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6416 source location to the destination location.
6417
6418 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6419 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6420 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6421
6422 Arguments:
6423 """"""""""
6424
6425 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6426 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6427 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6428 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6429 boolean indicating a volatile access.
6430
6431 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6432 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6433 are aligned to that boundary.
6434
6435 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6436 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6437 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6438
6439 Semantics:
6440 """"""""""
6441
6442 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6443 source location to the destination location, which are not allowed to
6444 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6445 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6446 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6447
6448 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6450
6451 Syntax:
6452 """""""
6453
6454 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6455 bit width and for different address space. Not all targets support all
6456 bit widths however.
6457
6458 ::
6459
6460       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6461                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6462       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6463                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6464
6465 Overview:
6466 """""""""
6467
6468 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6469 source location to the destination location. It is similar to the
6470 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6471 overlap.
6472
6473 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6474 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6475 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6476
6477 Arguments:
6478 """"""""""
6479
6480 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6481 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6482 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6483 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6484 boolean indicating a volatile access.
6485
6486 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6487 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6488 aligned to that boundary.
6489
6490 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6491 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6492 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6493
6494 Semantics:
6495 """"""""""
6496
6497 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6498 source location to the destination location, which may overlap. It
6499 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6500 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6501 otherwise it should be set to 0 or 1.
6502
6503 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6505
6506 Syntax:
6507 """""""
6508
6509 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6510 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6511 support all bit widths.
6512
6513 ::
6514
6515       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6516                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6517       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6518                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6519
6520 Overview:
6521 """""""""
6522
6523 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6524 particular byte value.
6525
6526 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6527 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6528 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6529
6530 Arguments:
6531 """"""""""
6532
6533 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6534 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6535 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6536 argument is the known alignment of the destination location.
6537
6538 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6539 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6540 that boundary.
6541
6542 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6543 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6544 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6545
6546 Semantics:
6547 """"""""""
6548
6549 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6550 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6551 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6552 it should be set to 0 or 1.
6553
6554 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6556
6557 Syntax:
6558 """""""
6559
6560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6561 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6562 all types however.
6563
6564 ::
6565
6566       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6567       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6568       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6569       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6570       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6571
6572 Overview:
6573 """""""""
6574
6575 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6576 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6577 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6578 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6579 because there is no need to worry about errno being set).
6580 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6581
6582 Arguments:
6583 """"""""""
6584
6585 The argument and return value are floating point numbers of the same
6586 type.
6587
6588 Semantics:
6589 """"""""""
6590
6591 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6592 nonnegative floating point number.
6593
6594 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6596
6597 Syntax:
6598 """""""
6599
6600 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6601 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6602 all types however.
6603
6604 ::
6605
6606       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6607       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6608       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6609       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6610       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6611
6612 Overview:
6613 """""""""
6614
6615 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6616 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6617 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6618 used, the second argument remains a scalar integer value.
6619
6620 Arguments:
6621 """"""""""
6622
6623 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6624 raise to that power.
6625
6626 Semantics:
6627 """"""""""
6628
6629 This function returns the first value raised to the second power with an
6630 unspecified sequence of rounding operations.
6631
6632 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6634
6635 Syntax:
6636 """""""
6637
6638 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6639 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6640 all types however.
6641
6642 ::
6643
6644       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6645       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6646       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6647       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6648       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6649
6650 Overview:
6651 """""""""
6652
6653 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6654
6655 Arguments:
6656 """"""""""
6657
6658 The argument and return value are floating point numbers of the same
6659 type.
6660
6661 Semantics:
6662 """"""""""
6663
6664 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6665 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6666 conditions in the same way.
6667
6668 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6670
6671 Syntax:
6672 """""""
6673
6674 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6675 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6676 all types however.
6677
6678 ::
6679
6680       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6681       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6682       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6683       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6684       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6685
6686 Overview:
6687 """""""""
6688
6689 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6690
6691 Arguments:
6692 """"""""""
6693
6694 The argument and return value are floating point numbers of the same
6695 type.
6696
6697 Semantics:
6698 """"""""""
6699
6700 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6701 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6702 conditions in the same way.
6703
6704 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6706
6707 Syntax:
6708 """""""
6709
6710 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6711 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6712 all types however.
6713
6714 ::
6715
6716       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6717       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6718       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6719       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6720       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6721
6722 Overview:
6723 """""""""
6724
6725 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6726 specified (positive or negative) power.
6727
6728 Arguments:
6729 """"""""""
6730
6731 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6732 to raise to that power.
6733
6734 Semantics:
6735 """"""""""
6736
6737 This function returns the first value raised to the second power,
6738 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6739 handles error conditions in the same way.
6740
6741 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6743
6744 Syntax:
6745 """""""
6746
6747 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6748 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6749 all types however.
6750
6751 ::
6752
6753       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6754       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6755       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6756       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6757       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6758
6759 Overview:
6760 """""""""
6761
6762 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6763
6764 Arguments:
6765 """"""""""
6766
6767 The argument and return value are floating point numbers of the same
6768 type.
6769
6770 Semantics:
6771 """"""""""
6772
6773 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6774 would, and handles error conditions in the same way.
6775
6776 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6778
6779 Syntax:
6780 """""""
6781
6782 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6783 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6784 all types however.
6785
6786 ::
6787
6788       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6789       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6790       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6791       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6792       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6793
6794 Overview:
6795 """""""""
6796
6797 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6798
6799 Arguments:
6800 """"""""""
6801
6802 The argument and return value are floating point numbers of the same
6803 type.
6804
6805 Semantics:
6806 """"""""""
6807
6808 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6809 would, and handles error conditions in the same way.
6810
6811 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6813
6814 Syntax:
6815 """""""
6816
6817 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6818 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6819 all types however.
6820
6821 ::
6822
6823       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6824       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6825       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6826       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6827       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6828
6829 Overview:
6830 """""""""
6831
6832 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6833
6834 Arguments:
6835 """"""""""
6836
6837 The argument and return value are floating point numbers of the same
6838 type.
6839
6840 Semantics:
6841 """"""""""
6842
6843 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6844 would, and handles error conditions in the same way.
6845
6846 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6848
6849 Syntax:
6850 """""""
6851
6852 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6853 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6854 all types however.
6855
6856 ::
6857
6858       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6859       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6860       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6861       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6862       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6863
6864 Overview:
6865 """""""""
6866
6867 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6868
6869 Arguments:
6870 """"""""""
6871
6872 The argument and return value are floating point numbers of the same
6873 type.
6874
6875 Semantics:
6876 """"""""""
6877
6878 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6879 would, and handles error conditions in the same way.
6880
6881 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6883
6884 Syntax:
6885 """""""
6886
6887 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6888 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6889 all types however.
6890
6891 ::
6892
6893       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6894       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6895       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6896       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6897       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6898
6899 Overview:
6900 """""""""
6901
6902 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6903
6904 Arguments:
6905 """"""""""
6906
6907 The argument and return value are floating point numbers of the same
6908 type.
6909
6910 Semantics:
6911 """"""""""
6912
6913 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6914 would, and handles error conditions in the same way.
6915
6916 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6918
6919 Syntax:
6920 """""""
6921
6922 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6923 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6924 all types however.
6925
6926 ::
6927
6928       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6929       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6930       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6931       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6932       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6933
6934 Overview:
6935 """""""""
6936
6937 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
6938 operation.
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 ``fma`` functions
6950 would.
6951
6952 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
6953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6954
6955 Syntax:
6956 """""""
6957
6958 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` 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.fabs.f32(float  %Val)
6965       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
6966       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
6967       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
6968       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6969
6970 Overview:
6971 """""""""
6972
6973 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
6974 operand.
6975
6976 Arguments:
6977 """"""""""
6978
6979 The argument and return value are floating point numbers of the same
6980 type.
6981
6982 Semantics:
6983 """"""""""
6984
6985 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
6986 would, and handles error conditions in the same way.
6987
6988 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
6989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6990
6991 Syntax:
6992 """""""
6993
6994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
6995 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6996 all types however.
6997
6998 ::
6999
7000       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7001       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7002       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7003       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7004       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7005
7006 Overview:
7007 """""""""
7008
7009 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7010
7011 Arguments:
7012 """"""""""
7013
7014 The argument and return value are floating point numbers of the same
7015 type.
7016
7017 Semantics:
7018 """"""""""
7019
7020 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7021 would, and handles error conditions in the same way.
7022
7023 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7025
7026 Syntax:
7027 """""""
7028
7029 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7030 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7031 all types however.
7032
7033 ::
7034
7035       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7036       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7037       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7038       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7039       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7040
7041 Overview:
7042 """""""""
7043
7044 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
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 ``ceil`` functions
7056 would, and handles error conditions in the same way.
7057
7058 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7060
7061 Syntax:
7062 """""""
7063
7064 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` 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.trunc.f32(float  %Val)
7071       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7072       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7073       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7074       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7075
7076 Overview:
7077 """""""""
7078
7079 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7080 nearest integer not larger in magnitude than the 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 ``trunc`` functions
7092 would, and handles error conditions in the same way.
7093
7094 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7096
7097 Syntax:
7098 """""""
7099
7100 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` 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.rint.f32(float  %Val)
7107       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7108       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7109       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7110       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7111
7112 Overview:
7113 """""""""
7114
7115 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7116 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7117 operand isn't an integer.
7118
7119 Arguments:
7120 """"""""""
7121
7122 The argument and return value are floating point numbers of the same
7123 type.
7124
7125 Semantics:
7126 """"""""""
7127
7128 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7129 would, and handles error conditions in the same way.
7130
7131 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7133
7134 Syntax:
7135 """""""
7136
7137 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7138 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7139 all types however.
7140
7141 ::
7142
7143       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7144       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7145       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7146       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7147       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7148
7149 Overview:
7150 """""""""
7151
7152 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7153 nearest integer.
7154
7155 Arguments:
7156 """"""""""
7157
7158 The argument and return value are floating point numbers of the same
7159 type.
7160
7161 Semantics:
7162 """"""""""
7163
7164 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7165 functions would, and handles error conditions in the same way.
7166
7167 Bit Manipulation Intrinsics
7168 ---------------------------
7169
7170 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7171 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7172
7173 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7175
7176 Syntax:
7177 """""""
7178
7179 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7180 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7181
7182 ::
7183
7184       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7185       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7186       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7187
7188 Overview:
7189 """""""""
7190
7191 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7192 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7193 These are useful for performing operations on data that is not in the
7194 target's native byte order.
7195
7196 Semantics:
7197 """"""""""
7198
7199 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7200 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7201 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7202 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7203 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7204 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7205 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7206 respectively).
7207
7208 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7210
7211 Syntax:
7212 """""""
7213
7214 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7215 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7216 support all bit widths or vector types, however.
7217
7218 ::
7219
7220       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7221       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7222       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7223       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7224       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7225       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7226
7227 Overview:
7228 """""""""
7229
7230 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7231 in a value.
7232
7233 Arguments:
7234 """"""""""
7235
7236 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7237 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7238 match the argument type.
7239
7240 Semantics:
7241 """"""""""
7242
7243 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7244 each element of a vector.
7245
7246 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7248
7249 Syntax:
7250 """""""
7251
7252 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7253 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7254 targets support all bit widths or vector types, however.
7255
7256 ::
7257
7258       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7259       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7260       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7261       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7262       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7263       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7264
7265 Overview:
7266 """""""""
7267
7268 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7269 leading zeros in a variable.
7270
7271 Arguments:
7272 """"""""""
7273
7274 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7275 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7276 type must match the first argument type.
7277
7278 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7279 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7280 defined result. Historically some architectures did not provide a
7281 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7282 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7283
7284 Semantics:
7285 """"""""""
7286
7287 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7288 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7289 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7290 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7291 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7292
7293 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7295
7296 Syntax:
7297 """""""
7298
7299 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7300 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7301 support all bit widths or vector types, however.
7302
7303 ::
7304
7305       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7306       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7307       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7308       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7309       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7310       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7311
7312 Overview:
7313 """""""""
7314
7315 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7316 trailing zeros.
7317
7318 Arguments:
7319 """"""""""
7320
7321 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7322 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7323 type must match the first argument type.
7324
7325 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7326 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7327 defined result. Historically some architectures did not provide a
7328 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7329 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7330
7331 Semantics:
7332 """"""""""
7333
7334 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7335 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7336 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7337 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7338 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7339
7340 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7341 -----------------------------------
7342
7343 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7344
7345 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7347
7348 Syntax:
7349 """""""
7350
7351 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7352 on any integer bit width.
7353
7354 ::
7355
7356       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7357       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7358       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7359
7360 Overview:
7361 """""""""
7362
7363 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7364 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7365 occurred during the signed summation.
7366
7367 Arguments:
7368 """"""""""
7369
7370 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7371 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7372 bit width. The second element of the result structure must be of type
7373 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7374 addition.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7380 a signed addition of the two variables. They return a structure — the
7381 first element of which is the signed summation, and the second element
7382 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7383 overflow.
7384
7385 Examples:
7386 """""""""
7387
7388 .. code-block:: llvm
7389
7390       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7391       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7392       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7393       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7394
7395 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7397
7398 Syntax:
7399 """""""
7400
7401 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7402 on any integer bit width.
7403
7404 ::
7405
7406       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7407       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7408       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7409
7410 Overview:
7411 """""""""
7412
7413 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7414 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7415 occurred during the unsigned summation.
7416
7417 Arguments:
7418 """"""""""
7419
7420 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7421 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7422 bit width. The second element of the result structure must be of type
7423 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7424 addition.
7425
7426 Semantics:
7427 """"""""""
7428
7429 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7430 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure — the
7431 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7432 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7433
7434 Examples:
7435 """""""""
7436
7437 .. code-block:: llvm
7438
7439       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7440       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7441       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7442       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7443
7444 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7446
7447 Syntax:
7448 """""""
7449
7450 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7451 on any integer bit width.
7452
7453 ::
7454
7455       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7456       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7457       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7458
7459 Overview:
7460 """""""""
7461
7462 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7463 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7464 overflow occurred during the signed subtraction.
7465
7466 Arguments:
7467 """"""""""
7468
7469 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7470 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7471 bit width. The second element of the result structure must be of type
7472 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7473 subtraction.
7474
7475 Semantics:
7476 """"""""""
7477
7478 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7479 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure — the
7480 first element of which is the subtraction, and the second element of
7481 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7482 overflow.
7483
7484 Examples:
7485 """""""""
7486
7487 .. code-block:: llvm
7488
7489       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7490       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7491       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7492       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7493
7494 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7496
7497 Syntax:
7498 """""""
7499
7500 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7501 on any integer bit width.
7502
7503 ::
7504
7505       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7506       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7507       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7508
7509 Overview:
7510 """""""""
7511
7512 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7513 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7514 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7515
7516 Arguments:
7517 """"""""""
7518
7519 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7520 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7521 bit width. The second element of the result structure must be of type
7522 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7523 subtraction.
7524
7525 Semantics:
7526 """"""""""
7527
7528 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7529 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure —
7530 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7531 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7532 overflow.
7533
7534 Examples:
7535 """""""""
7536
7537 .. code-block:: llvm
7538
7539       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7540       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7541       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7542       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7543
7544 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7546
7547 Syntax:
7548 """""""
7549
7550 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7551 on any integer bit width.
7552
7553 ::
7554
7555       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7556       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7557       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7558
7559 Overview:
7560 """""""""
7561
7562 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7563 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7564 overflow occurred during the signed multiplication.
7565
7566 Arguments:
7567 """"""""""
7568
7569 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7570 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7571 bit width. The second element of the result structure must be of type
7572 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7573 multiplication.
7574
7575 Semantics:
7576 """"""""""
7577
7578 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7579 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure —
7580 the first element of which is the multiplication, and the second element
7581 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7582 overflow.
7583
7584 Examples:
7585 """""""""
7586
7587 .. code-block:: llvm
7588
7589       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7590       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7591       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7592       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7593
7594 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7596
7597 Syntax:
7598 """""""
7599
7600 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7601 on any integer bit width.
7602
7603 ::
7604
7605       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7606       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7607       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7608
7609 Overview:
7610 """""""""
7611
7612 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7613 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7614 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7615
7616 Arguments:
7617 """"""""""
7618
7619 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7620 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7621 bit width. The second element of the result structure must be of type
7622 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7623 multiplication.
7624
7625 Semantics:
7626 """"""""""
7627
7628 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7629 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7630 — the first element of which is the multiplication, and the second
7631 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7632 resulted in an overflow.
7633
7634 Examples:
7635 """""""""
7636
7637 .. code-block:: llvm
7638
7639       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7640       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7641       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7642       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7643
7644 Specialised Arithmetic Intrinsics
7645 ---------------------------------
7646
7647 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7649
7650 Syntax:
7651 """""""
7652
7653 ::
7654
7655       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7656       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7657
7658 Overview:
7659 """""""""
7660
7661 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7662 expressions that can be fused if the code generator determines that the
7663 fused expression would be legal and efficient.
7664
7665 Arguments:
7666 """"""""""
7667
7668 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7669 multiplicands, a and b, and an addend c.
7670
7671 Semantics:
7672 """"""""""
7673
7674 The expression:
7675
7676 ::
7677
7678       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7679
7680 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7681 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7682 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7683 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7684 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7685
7686 Examples:
7687 """""""""
7688
7689 .. code-block:: llvm
7690
7691       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7692
7693 Half Precision Floating Point Intrinsics
7694 ----------------------------------------
7695
7696 For most target platforms, half precision floating point is a
7697 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7698 but does not support computation in the format.
7699
7700 This means that code must first load the half-precision floating point
7701 value as an i16, then convert it to float with
7702 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7703 then be performed on the float value (including extending to double
7704 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7705 if needed, then converted to i16 with
7706 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7707 i16 value.
7708
7709 .. _int_convert_to_fp16:
7710
7711 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7713
7714 Syntax:
7715 """""""
7716
7717 ::
7718
7719       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7720
7721 Overview:
7722 """""""""
7723
7724 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7725 from single precision floating point format to half precision floating
7726 point format.
7727
7728 Arguments:
7729 """"""""""
7730
7731 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7732 converted.
7733
7734 Semantics:
7735 """"""""""
7736
7737 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7738 from single precision floating point format to half precision floating
7739 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7740 converted number.
7741
7742 Examples:
7743 """""""""
7744
7745 .. code-block:: llvm
7746
7747       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7748       store i16 %res, i16* @x, align 2
7749
7750 .. _int_convert_from_fp16:
7751
7752 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7754
7755 Syntax:
7756 """""""
7757
7758 ::
7759
7760       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7761
7762 Overview:
7763 """""""""
7764
7765 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7766 conversion from half precision floating point format to single precision
7767 floating point format.
7768
7769 Arguments:
7770 """"""""""
7771
7772 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7773 converted.
7774
7775 Semantics:
7776 """"""""""
7777
7778 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7779 conversion from half single precision floating point format to single
7780 precision floating point format. The input half-float value is
7781 represented by an ``i16`` value.
7782
7783 Examples:
7784 """""""""
7785
7786 .. code-block:: llvm
7787
7788       %a = load i16* @x, align 2
7789       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7790
7791 Debugger Intrinsics
7792 -------------------
7793
7794 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7795 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7796 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7797 document.
7798
7799 Exception Handling Intrinsics
7800 -----------------------------
7801
7802 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7803 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7804 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7805
7806 .. _int_trampoline:
7807
7808 Trampoline Intrinsics
7809 ---------------------
7810
7811 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7812 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7813 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7814 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7815 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7816 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7817 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7818 extension.
7819
7820 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7821 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7822 It can be created as follows:
7823
7824 .. code-block:: llvm
7825
7826       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7827       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7828       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7829       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7830       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7831
7832 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7833 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7834
7835 .. _int_it:
7836
7837 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 ::
7844
7845       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7846
7847 Overview:
7848 """""""""
7849
7850 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7851 turning it into a trampoline.
7852
7853 Arguments:
7854 """"""""""
7855
7856 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7857 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7858 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7859 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7860 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7861 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7862 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7863 bitcast to an ``i8*``.
7864
7865 Semantics:
7866 """"""""""
7867
7868 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7869 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7870 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7871 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7872 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7873 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7874 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7875 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7876 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7877 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7878 modified, then the effect of any later call to the returned function
7879 pointer is undefined.
7880
7881 .. _int_at:
7882
7883 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7885
7886 Syntax:
7887 """""""
7888
7889 ::
7890
7891       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7892
7893 Overview:
7894 """""""""
7895
7896 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7897 a trampoline (passed as ``tramp``).
7898
7899 Arguments:
7900 """"""""""
7901
7902 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7903 code filled in by a previous call to
7904 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7905
7906 Semantics:
7907 """"""""""
7908
7909 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7910 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7911 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7912 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7913 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7914
7915 Memory Use Markers
7916 ------------------
7917
7918 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7919 memory objects and ranges where variables are immutable.
7920
7921 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7923
7924 Syntax:
7925 """""""
7926
7927 ::
7928
7929       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7930
7931 Overview:
7932 """""""""
7933
7934 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
7935 object's lifetime.
7936
7937 Arguments:
7938 """"""""""
7939
7940 The first argument is a constant integer representing the size of the
7941 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7942 to the object.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
7948 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
7949 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
7950 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
7951
7952 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
7953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7954
7955 Syntax:
7956 """""""
7957
7958 ::
7959
7960       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7961
7962 Overview:
7963 """""""""
7964
7965 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
7966 object's lifetime.
7967
7968 Arguments:
7969 """"""""""
7970
7971 The first argument is a constant integer representing the size of the
7972 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7973 to the object.
7974
7975 Semantics:
7976 """"""""""
7977
7978 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
7979 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
7980 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
7981 object following this intrinsic may be removed as dead.
7982
7983 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
7984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7985
7986 Syntax:
7987 """""""
7988
7989 ::
7990
7991       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7992
7993 Overview:
7994 """""""""
7995
7996 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
7997 a memory object will not change.
7998
7999 Arguments:
8000 """"""""""
8001
8002 The first argument is a constant integer representing the size of the
8003 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8004 to the object.
8005
8006 Semantics:
8007 """"""""""
8008
8009 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8010 the return value, the referenced memory location is constant and
8011 unchanging.
8012
8013 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8015
8016 Syntax:
8017 """""""
8018
8019 ::
8020
8021       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8022
8023 Overview:
8024 """""""""
8025
8026 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8027 memory object are mutable.
8028
8029 Arguments:
8030 """"""""""
8031
8032 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8033 The second argument is a constant integer representing the size of the
8034 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8035 pointer to the object.
8036
8037 Semantics:
8038 """"""""""
8039
8040 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8041
8042 General Intrinsics
8043 ------------------
8044
8045 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8046 purpose.
8047
8048 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8050
8051 Syntax:
8052 """""""
8053
8054 ::
8055
8056       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8057
8058 Overview:
8059 """""""""
8060
8061 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8062
8063 Arguments:
8064 """"""""""
8065
8066 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8067 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8068 source file name, and the last argument is the line number.
8069
8070 Semantics:
8071 """"""""""
8072
8073 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8074 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8075 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8076 ignored by code generation and optimization.
8077
8078 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8080
8081 Syntax:
8082 """""""
8083
8084 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8085 any integer bit width.
8086
8087 ::
8088
8089       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8090       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8091       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8092       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8093       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8094
8095 Overview:
8096 """""""""
8097
8098 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8099
8100 Arguments:
8101 """"""""""
8102
8103 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8104 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8105 global string which is the source file name, and the last argument is
8106 the line number. It returns the value of the first argument.
8107
8108 Semantics:
8109 """"""""""
8110
8111 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8112 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8113 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8114 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8115
8116 '``llvm.trap``' Intrinsic
8117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8118
8119 Syntax:
8120 """""""
8121
8122 ::
8123
8124       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8125
8126 Overview:
8127 """""""""
8128
8129 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8130
8131 Arguments:
8132 """"""""""
8133
8134 None.
8135
8136 Semantics:
8137 """"""""""
8138
8139 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8140 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8141 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8142
8143 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8145
8146 Syntax:
8147 """""""
8148
8149 ::
8150
8151       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8152
8153 Overview:
8154 """""""""
8155
8156 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8157
8158 Arguments:
8159 """"""""""
8160
8161 None.
8162
8163 Semantics:
8164 """"""""""
8165
8166 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8167 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8168 debugger.
8169
8170 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8172
8173 Syntax:
8174 """""""
8175
8176 ::
8177
8178       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8179
8180 Overview:
8181 """""""""
8182
8183 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8184 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8185 is placed on the stack before local variables.
8186
8187 Arguments:
8188 """"""""""
8189
8190 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8191 The first argument is the value loaded from the stack guard
8192 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8193 enough space to hold the value of the guard.
8194
8195 Semantics:
8196 """"""""""
8197
8198 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8199 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8200 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8201 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8202 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8203 they are different, then the program aborts by calling the
8204 ``__stack_chk_fail()`` function.
8205
8206 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8208
8209 Syntax:
8210 """""""
8211
8212 ::
8213
8214       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8215       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8216
8217 Overview:
8218 """""""""
8219
8220 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8221 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8222 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8223 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8224 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8225 other object.
8226
8227 Arguments:
8228 """"""""""
8229
8230 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8231 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8232 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8233 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8234 only accepts constants.
8235
8236 Semantics:
8237 """"""""""
8238
8239 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8240 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8241 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8242 on the ``min`` argument).
8243
8244 '``llvm.expect``' Intrinsic
8245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8246
8247 Syntax:
8248 """""""
8249
8250 ::
8251
8252       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8253       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8254
8255 Overview:
8256 """""""""
8257
8258 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8259 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8260
8261 Arguments:
8262 """"""""""
8263
8264 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8265 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8266 constant value, variables are not allowed.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8272
8273 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8275
8276 Syntax:
8277 """""""
8278
8279 ::
8280
8281       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8282
8283 Overview:
8284 """""""""
8285
8286 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8287 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8288
8289 Arguments:
8290 """"""""""
8291
8292 None.
8293
8294 Semantics:
8295 """"""""""
8296
8297 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8298 by codegen.