2d246f344f7f5a0af59b346d0d66cbdcd539eb69
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Written by `Chris Lattner <mailto:sabre@nondot.org>`_ and `Vikram
10 Adve <mailto:vadve@cs.uiuc.edu>`_
11
12 Abstract
13 ========
14
15 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
16 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
17 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
18 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
19 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
20 strategy.
21
22 Introduction
23 ============
24
25 The LLVM code representation is designed to be used in three different
26 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
27 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
28 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
29 powerful intermediate representation for efficient compiler
30 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
31 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
32 all equivalent. This document describes the human readable
33 representation and notation.
34
35 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
36 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
37 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
38 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
39 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
40 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
41 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
42 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
43 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
44 instead of a memory location.
45
46 .. _wellformed:
47
48 Well-Formedness
49 ---------------
50
51 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
52 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
53 and what is considered 'well formed'. For example, the following
54 instruction is syntactically okay, but not well formed:
55
56 .. code-block:: llvm
57
58     %x = add i32 1, %x
59
60 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
61 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
62 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
63 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
64 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
65 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
66
67 .. _identifiers:
68
69 Identifiers
70 ===========
71
72 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
73 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
74 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
75 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
76 identifiers, for different purposes:
77
78 #. Named values are represented as a string of characters with their
79    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
80    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
81    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
82    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
83    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
84    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
85    be used in a name value, even quotes themselves.
86 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
87    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
88 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
89
90 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
91 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
92 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
93 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
94 with a temporary variable without having to avoid symbol table
95 conflicts.
96
97 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
98 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
99 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
100 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
101 with variable names, because none of them start with a prefix character
102 (``'%'`` or ``'@'``).
103
104 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
105 '``%X``' by 8:
106
107 The easy way:
108
109 .. code-block:: llvm
110
111     %result = mul i32 %X, 8
112
113 After strength reduction:
114
115 .. code-block:: llvm
116
117     %result = shl i32 %X, i8 3
118
119 And the hard way:
120
121 .. code-block:: llvm
122
123     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
124     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
125     %result = add i32 %1, %1
126
127 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
128 lexical features of LLVM:
129
130 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
131 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
132    not assigned to a named value.
133 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant. 
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
156
157     ; External declaration of the puts function 
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*  
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0 
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" — "ODR"). Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``linkonce_odr_auto_hide``
273     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
274     takes the address of this definition. For instance, functions that
275     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
276     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
277     symbols are removed by the linker from the final linked image
278     (executable or dynamic library).
279 ``external``
280     If none of the above identifiers are used, the global is externally
281     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
282     resolve external symbol references.
283
284 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
285 platform only. They are designed to support importing (exporting)
286 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
287
288 ``dllimport``
289     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
290     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
291     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
292     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
293     name.
294 ``dllexport``
295     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
296     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
297     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
298     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
299     name.
300
301 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
302 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
303 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
304 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
305 declarations), they are accessible outside of the current module.
306
307 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
308 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
309
310 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
311 ``weak_odr`` linkages.
312
313 .. _callingconv:
314
315 Calling Conventions
316 -------------------
317
318 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
319 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
320 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
321 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
322 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
323 added in the future:
324
325 "``ccc``" - The C calling convention
326     This calling convention (the default if no other calling convention
327     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
328     convention supports varargs function calls and tolerates some
329     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
330     the function (as does normal C).
331 "``fastcc``" - The fast calling convention
332     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
333     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
334     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
335     code for the target, without having to conform to an externally
336     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
337     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
338     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
339     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
340     match the prototype of the function definition.
341 "``coldcc``" - The cold calling convention
342     This calling convention attempts to make code in the caller as
343     efficient as possible under the assumption that the call is not
344     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
345     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
346     This calling convention does not support varargs and requires the
347     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
348     function definition.
349 "``cc 10``" - GHC convention
350     This calling convention has been implemented specifically for use by
351     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
352     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
353     by disabling callee save registers. This calling convention should
354     not be used lightly but only for specific situations such as an
355     alternative to the *register pinning* performance technique often
356     used when implementing functional programming languages. At the
357     moment only X86 supports this convention and it has the following
358     limitations:
359
360     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
361        floating point types are supported.
362     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
363        floating point parameters.
364
365     This calling convention supports `tail call
366     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
367     caller and callee are using it.
368 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
369     This calling convention has been implemented specifically for use by
370     the `High-Performance Erlang
371     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
372     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
373     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
374     registers for argument passing than the ordinary C calling
375     convention and defines no callee-saved registers. The calling
376     convention properly supports `tail call
377     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
378     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
379     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
380     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
381     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
382     bit).
383 "``cc <n>``" - Numbered convention
384     Any calling convention may be specified by number, allowing
385     target-specific calling conventions to be used. Target specific
386     calling conventions start at 64.
387
388 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
389 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
390 convention.
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 Named Types
418 -----------
419
420 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
421 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
422 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
423 specification is:
424
425 .. code-block:: llvm
426
427     %mytype = type { %mytype*, i32 }
428
429 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
430 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
431 expected with the syntax "%mytype".
432
433 Note that type names are aliases for the structural type that they
434 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
435 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
436 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
437 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
438 render all types of a particular shape. This means that if you have code
439 where two different source types end up having the same LLVM type, that
440 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
441 an important design point and isn't going to change.
442
443 .. _globalvars:
444
445 Global Variables
446 ----------------
447
448 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
449 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
450 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
451 explicit alignment specified.
452
453 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
454 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
455 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
456 TLS model may be specified:
457
458 ``localdynamic``
459     For variables that are only used within the current shared library.
460 ``initialexec``
461     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
462 ``localexec``
463     For variables defined in the executable and only used within it.
464
465 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
466 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
467 more information on under which circumstances the different models may
468 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
469 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
470
471 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
472 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
473 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
474 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
475 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
476 variable.
477
478 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
479 constant, even if the final definition of the global is not. This
480 capability can be used to enable slightly better optimization of the
481 program, but requires the language definition to guarantee that
482 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
483 units that do not include the definition.
484
485 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
486 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
487 always define a pointer to their "content" type because they describe a
488 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
489 pointers.
490
491 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
492 that the address is not significant, only the content. Constants marked
493 like this can be merged with other constants if they have the same
494 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
495 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
496 whose address is significant.
497
498 A global variable may be declared to reside in a target-specific
499 numbered address space. For targets that support them, address spaces
500 may affect how optimizations are performed and/or what target
501 instructions are used to access the variable. The default address space
502 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
503
504 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
505 target supports it, it will emit globals to the section specified.
506
507 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
508 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
509 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
510 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
511 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
512 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
513 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
514 assume that the globals are densely packed in their section and try to
515 iterate over them as an array, alignment padding would break this
516 iteration.
517
518 For example, the following defines a global in a numbered address space
519 with an initializer, section, and alignment:
520
521 .. code-block:: llvm
522
523     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
524
525 The following example defines a thread-local global with the
526 ``initialexec`` TLS model:
527
528 .. code-block:: llvm
529
530     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
531
532 .. _functionstructure:
533
534 Functions
535 ---------
536
537 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
538 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
539 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
540 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
541 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
542 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
543 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
544 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
545 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
546 and a closing curly brace.
547
548 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
549 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
550 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
551 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
552 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
553 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
554 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
555
556 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
557 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
558 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
559 contains a list of instructions, and ends with a
560 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
561 return).
562
563 The first basic block in a function is special in two ways: it is
564 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
565 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
566 the entry block of a function). Because the block can have no
567 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
568
569 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
570 target supports it, it will emit functions to the section specified.
571
572 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
573 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
574 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
575 is specified, the function is forced to have at least that much
576 alignment. All alignments must be a power of 2.
577
578 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
579 be significant and two identical functions can be merged.
580
581 Syntax::
582
583     define [linkage] [visibility]
584            [cconv] [ret attrs]
585            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
586            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
587            [gc] { ... }
588
589 Aliases
590 -------
591
592 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
593 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
594 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
595 :ref:`visibility style <visibility>`.
596
597 Syntax::
598
599     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
600
601 .. _namedmetadatastructure:
602
603 Named Metadata
604 --------------
605
606 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
607 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
608 operands for a named metadata.
609
610 Syntax::
611
612     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
613     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
614     !1 = metadata !{metadata !"one"}
615     !2 = metadata !{metadata !"two"}
616     ; A named metadata.
617     !name = !{!0, !1, !2}
618
619 .. _paramattrs:
620
621 Parameter Attributes
622 --------------------
623
624 The return type and each parameter of a function type may have a set of
625 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
626 used to communicate additional information about the result or
627 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
628 of the function, not of the function type, so functions with different
629 parameter attributes can have the same function type.
630
631 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
632 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
633 For example:
634
635 .. code-block:: llvm
636
637     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
638     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
639     declare signext i8 @returns_signed_char()
640
641 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
642 ``readonly``) come immediately after the argument list.
643
644 Currently, only the following parameter attributes are defined:
645
646 ``zeroext``
647     This indicates to the code generator that the parameter or return
648     value should be zero-extended to the extent required by the target's
649     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
650     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
651 ``signext``
652     This indicates to the code generator that the parameter or return
653     value should be sign-extended to the extent required by the target's
654     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
655     the callee (for a return value).
656 ``inreg``
657     This indicates that this parameter or return value should be treated
658     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
659     a function call or return (usually, by putting it in a register as
660     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
661     two different kinds of registers). Use of this attribute is
662     target-specific.
663 ``byval``
664     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
665     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
666     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
667     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
668     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
669     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
670     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
671     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
672     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
673     values.
674
675     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
676     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
677     form and the known alignment of the pointer specified to the call
678     site. If the alignment is not specified, then the code generator
679     makes a target-specific assumption.
680
681 ``sret``
682     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
683     structure that is the return value of the function in the source
684     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
685     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
686     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
687     the first parameter. This is not a valid attribute for return
688     values.
689 ``noalias``
690     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
691     the argument or return value do not alias pointer values which are
692     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
693     call to the parent function, dependencies between memory references
694     from before or after the call and from those during the call are
695     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
696     value used in that call. The caller shares the responsibility with
697     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
698     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
699     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
700
701     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
702     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
703     though it is slightly weaker.
704
705     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
706     while LLVM's ``noalias`` is.
707 ``nocapture``
708     This indicates that the callee does not make any copies of the
709     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
710     attribute for return values.
711
712 .. _nest:
713
714 ``nest``
715     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
716     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
717     attribute for return values.
718
719 .. _gc:
720
721 Garbage Collector Names
722 -----------------------
723
724 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
725 string:
726
727 .. code-block:: llvm
728
729     define void @f() gc "name" { ... }
730
731 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
732 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
733 support the named garbage collection algorithm.
734
735 .. _fnattrs:
736
737 Function Attributes
738 -------------------
739
740 Function attributes are set to communicate additional information about
741 a function. Function attributes are considered to be part of the
742 function, not of the function type, so functions with different function
743 attributes can have the same function type.
744
745 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
746 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
747 example:
748
749 .. code-block:: llvm
750
751     define void @f() noinline { ... }
752     define void @f() alwaysinline { ... }
753     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
754     define void @f() optsize { ... }
755
756 ``address_safety``
757     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
758     for this function.
759 ``alignstack(<n>)``
760     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
761     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
762     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
763     parentheses.
764 ``alwaysinline``
765     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
766     this function into callers whenever possible, ignoring any active
767     inlining size threshold for this caller.
768 ``nonlazybind``
769     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
770     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
771     startup time if the function is not called during program startup.
772 ``inlinehint``
773     This attribute indicates that the source code contained a hint that
774     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
775     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
776     inliner.
777 ``naked``
778     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
779     function. This can have very system-specific consequences.
780 ``noimplicitfloat``
781     This attributes disables implicit floating point instructions.
782 ``noinline``
783     This attribute indicates that the inliner should never inline this
784     function in any situation. This attribute may not be used together
785     with the ``alwaysinline`` attribute.
786 ``noredzone``
787     This attribute indicates that the code generator should not use a
788     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
789 ``noreturn``
790     This function attribute indicates that the function never returns
791     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
792     function ever does dynamically return.
793 ``nounwind``
794     This function attribute indicates that the function never returns
795     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
796     unwind, its runtime behavior is undefined.
797 ``optsize``
798     This attribute suggests that optimization passes and code generator
799     passes make choices that keep the code size of this function low,
800     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
801 ``readnone``
802     This attribute indicates that the function computes its result (or
803     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
804     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
805     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
806     caller functions. It does not write through any pointer arguments
807     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
808     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
809     the ``C++`` exception throwing methods.
810 ``readonly``
811     This attribute indicates that the function does not write through
812     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
813     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
814     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
815     state that may be set in the caller. A readonly function always
816     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
817     called with the same set of arguments and global state. It cannot
818     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
819     methods.
820 ``returns_twice``
821     This attribute indicates that this function can return twice. The C
822     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
823     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
824     functions.
825 ``ssp``
826     This attribute indicates that the function should emit a stack
827     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
828     placed on the stack before the local variables that's checked upon
829     return from the function to see if it has been overwritten. A
830     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
831     or not.
832
833     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
834     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
835     function will have an ``ssp`` attribute.
836 ``sspreq``
837     This attribute indicates that the function should *always* emit a
838     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
839     attribute.
840
841     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
842     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
843     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
844     ``sspreq`` attribute.
845 ``uwtable``
846     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
847     an unwind table entry be produce for this function even if we can
848     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
849     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
850     units.
851
852 .. _moduleasm:
853
854 Module-Level Inline Assembly
855 ----------------------------
856
857 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
858 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
859 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
860 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     module asm "inline asm code goes here"
865     module asm "more can go here"
866
867 The strings can contain any character by escaping non-printable
868 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
869 two digit hex code for the number.
870
871 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
872 assembly code is generated.
873
874 Data Layout
875 -----------
876
877 A module may specify a target specific data layout string that specifies
878 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
879 simply:
880
881 .. code-block:: llvm
882
883     target datalayout = "layout specification"
884
885 The *layout specification* consists of a list of specifications
886 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
887 with a letter and may include other information after the letter to
888 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
889 as follows:
890
891 ``E``
892     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
893     the bits with the most significance have the lowest address
894     location.
895 ``e``
896     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
897     is, the bits with the least significance have the lowest address
898     location.
899 ``S<size>``
900     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
901     promotion of stack variables is limited to the natural stack
902     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
903     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
904     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
905     alignment promotions.
906 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
907     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
908     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
909     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
910     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
911     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
912     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
913 ``i<size>:<abi>:<pref>``
914     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
915     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
916 ``v<size>:<abi>:<pref>``
917     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
918     ``<size>``.
919 ``f<size>:<abi>:<pref>``
920     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
921     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
922     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
923     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
924     targets.
925 ``a<size>:<abi>:<pref>``
926     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
927     ``<size>``.
928 ``s<size>:<abi>:<pref>``
929     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
930     ``<size>``.
931 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
932     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
933     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
934     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
935     this set are considered to support most general arithmetic operations
936     efficiently.
937
938 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
939 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
940 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
941 specifications are given in this list:
942
943 -  ``E`` - big endian
944 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
945 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
946    space 1
947 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
948    space 2
949 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
950 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
951 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
952 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
953 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
954    alignment of 64-bits
955 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
956 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
957 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
958 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
959 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
960 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
961
962 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
963 following rules:
964
965 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
966    that specification is used.
967 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
968    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
969    sought type is used. If none of the specifications are larger than
970    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
971    given the default specifications above, the i7 type will use the
972    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
973    alignment of i64 (largest specified).
974 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
975    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
976    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
977    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
978
979 The function of the data layout string may not be what you expect.
980 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
981 the code generator should use.
982
983 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
984 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
985 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
986 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
987 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
988 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
989 that require precise layout information, but this also prevents those
990 optimizations from introducing target specificity into the IR.
991
992 .. _pointeraliasing:
993
994 Pointer Aliasing Rules
995 ----------------------
996
997 Any memory access must be done through a pointer value associated with
998 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
999 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1000 to the following rules:
1001
1002 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1003    value it is *based* on.
1004 -  An address of a global variable is associated with the address range
1005    of the variable's storage.
1006 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1007    address range of the allocated storage.
1008 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1009    address.
1010 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1011    a function not defined within LLVM may be associated with address
1012    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1013    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1014    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1015
1016 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1017 following rules:
1018
1019 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1020    on the first operand of the ``getelementptr``.
1021 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1022    ``bitcast``.
1023 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1024    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1025    the pointer's value.
1026 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1027
1028 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1029 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1030
1031 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1032 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1033 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1034 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1035 alignment of the store.
1036
1037 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1038 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1039 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1040 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1041 alias analysis.
1042
1043 .. _volatile:
1044
1045 Volatile Memory Accesses
1046 ------------------------
1047
1048 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1049 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1050 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1051 volatile operations or change their order of execution relative to other
1052 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1053 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1054 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1055
1056 .. _memmodel:
1057
1058 Memory Model for Concurrent Operations
1059 --------------------------------------
1060
1061 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1062 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1063 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1064 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1065
1066 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1067
1068 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1069 that
1070
1071 -  Is a superset of single-thread program order, and
1072 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1073    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1074    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1075    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1076    Constraints <ordering>`).
1077
1078 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1079 between a thread and signals executing inside that thread.
1080
1081 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1082 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1083 (defined) write operations (store instructions, atomic
1084 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1085 section, initialized globals are considered to have a write of the
1086 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1087 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1088 may see any write to the same byte, except:
1089
1090 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1091    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1092    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1093 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1094    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1095
1096 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1097
1098 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1099    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1100    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1101    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1102    synchronization.)
1103 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1104    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1105 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1106    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1107 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1108    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1109    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1110    constraints on how the choice is made.
1111 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1112
1113 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1114 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1115 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1116 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1117 than one instruction to read the series of bytes.
1118
1119 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1120 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1121 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1122 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1123 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1124 from an address, introducing a store can change a load that may see
1125 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1126
1127 .. _ordering:
1128
1129 Atomic Memory Ordering Constraints
1130 ----------------------------------
1131
1132 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1133 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1134 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1135 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1136 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1137 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1138 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1139 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1140 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1141 differently since they don't take an address. See that instruction's
1142 documentation for details.
1143
1144 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1145 :doc:`Atomics`.
1146
1147 ``unordered``
1148     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1149     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1150     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1151     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1152     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1153     to make them atomic in any interesting way.
1154 ``monotonic``
1155     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1156     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1157     address. All modification orders must be compatible with the
1158     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1159     orders can be combined to a global total order for the whole program
1160     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1161     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1162     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1163     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1164     happens before another atomic read of the same address, the later
1165     read must see the same value or a later value in the address's
1166     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1167     stronger) operations on the same address. If an address is written
1168     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1169     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1170     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1171     ``memory_order_relaxed``.
1172 ``acquire``
1173     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1174     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1175     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1176 ``release``
1177     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1178     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1179     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1180     complete description; see the C++0x definition of a release
1181     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1182     ``memory_order_release``.
1183 ``acq_rel`` (acquire+release)
1184     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1185     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1186 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1187     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1188     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1189     writes), there is a global total order on all
1190     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1191     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1192     modification orders of all the affected addresses. Each
1193     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1194     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1195     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1196
1197 .. _singlethread:
1198
1199 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1200 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1201 other operations running in the same thread (for example, in signal
1202 handlers).
1203
1204 .. _fastmath:
1205
1206 Fast-Math Flags
1207 ---------------
1208
1209 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1210 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1211 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1212 otherwise unsafe floating point operations
1213
1214 ``nnan``
1215    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1216    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1217    NaNs, but the value of the result is undefined.
1218
1219 ``ninf``
1220    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1221    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1222    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1223
1224 ``nsz``
1225    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1226    argument or result as insignificant.
1227
1228 ``arcp``
1229    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1230    argument rather than perform division.
1231
1232 ``fast``
1233    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1234    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1235    flag implies all the others.
1236
1237 .. _typesystem:
1238
1239 Type System
1240 ===========
1241
1242 The LLVM type system is one of the most important features of the
1243 intermediate representation. Being typed enables a number of
1244 optimizations to be performed on the intermediate representation
1245 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1246 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1247 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1248 not feasible to perform on normal three address code representations.
1249
1250 Type Classifications
1251 --------------------
1252
1253 The types fall into a few useful classifications:
1254
1255
1256 .. list-table::
1257    :header-rows: 1
1258
1259    * - Classification
1260      - Types
1261
1262    * - :ref:`integer <t_integer>`
1263      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1264        ``i64``, ...
1265
1266    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1267      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1268        ``ppc_fp128``
1269
1270
1271    * - first class
1272
1273        .. _t_firstclass:
1274
1275      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1276        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1277        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1278        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1279
1280    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1281      - :ref:`label <t_label>`,
1282        :ref:`void <t_void>`,
1283        :ref:`integer <t_integer>`,
1284        :ref:`floating point <t_floating>`,
1285        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1286        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1287
1288    * - :ref:`derived <t_derived>`
1289      - :ref:`array <t_array>`,
1290        :ref:`function <t_function>`,
1291        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1292        :ref:`structure <t_struct>`,
1293        :ref:`vector <t_vector>`,
1294        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1295
1296 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1297 Values of these types are the only ones which can be produced by
1298 instructions.
1299
1300 .. _t_primitive:
1301
1302 Primitive Types
1303 ---------------
1304
1305 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1306 system.
1307
1308 .. _t_integer:
1309
1310 Integer Type
1311 ^^^^^^^^^^^^
1312
1313 Overview:
1314 """""""""
1315
1316 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1317 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1318 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1319
1320 Syntax:
1321 """""""
1322
1323 ::
1324
1325       iN
1326
1327 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1328 value.
1329
1330 Examples:
1331 """""""""
1332
1333 +----------------+------------------------------------------------+
1334 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1335 +----------------+------------------------------------------------+
1336 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1337 +----------------+------------------------------------------------+
1338 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1339 +----------------+------------------------------------------------+
1340
1341 .. _t_floating:
1342
1343 Floating Point Types
1344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1345
1346 .. list-table::
1347    :header-rows: 1
1348
1349    * - Type
1350      - Description
1351
1352    * - ``half``
1353      - 16-bit floating point value
1354
1355    * - ``float``
1356      - 32-bit floating point value
1357
1358    * - ``double``
1359      - 64-bit floating point value
1360
1361    * - ``fp128``
1362      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1363
1364    * - ``x86_fp80``
1365      -  80-bit floating point value (X87)
1366
1367    * - ``ppc_fp128``
1368      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1369
1370 .. _t_x86mmx:
1371
1372 X86mmx Type
1373 ^^^^^^^^^^^
1374
1375 Overview:
1376 """""""""
1377
1378 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1379 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1380 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1381 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1382 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1383 of this type.
1384
1385 Syntax:
1386 """""""
1387
1388 ::
1389
1390       x86mmx
1391
1392 .. _t_void:
1393
1394 Void Type
1395 ^^^^^^^^^
1396
1397 Overview:
1398 """""""""
1399
1400 The void type does not represent any value and has no size.
1401
1402 Syntax:
1403 """""""
1404
1405 ::
1406
1407       void
1408
1409 .. _t_label:
1410
1411 Label Type
1412 ^^^^^^^^^^
1413
1414 Overview:
1415 """""""""
1416
1417 The label type represents code labels.
1418
1419 Syntax:
1420 """""""
1421
1422 ::
1423
1424       label
1425
1426 .. _t_metadata:
1427
1428 Metadata Type
1429 ^^^^^^^^^^^^^
1430
1431 Overview:
1432 """""""""
1433
1434 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1435 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1436
1437 Syntax:
1438 """""""
1439
1440 ::
1441
1442       metadata
1443
1444 .. _t_derived:
1445
1446 Derived Types
1447 -------------
1448
1449 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1450 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1451 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1452 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1453 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1454 as the element type of another array.
1455
1456 .. _t_aggregate:
1457
1458 Aggregate Types
1459 ^^^^^^^^^^^^^^^
1460
1461 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1462 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1463 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1464 aggregate types.
1465
1466 .. _t_array:
1467
1468 Array Type
1469 ^^^^^^^^^^
1470
1471 Overview:
1472 """""""""
1473
1474 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1475 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1476 elements) and an underlying data type.
1477
1478 Syntax:
1479 """""""
1480
1481 ::
1482
1483       [<# elements> x <elementtype>]
1484
1485 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1486 be any type with a size.
1487
1488 Examples:
1489 """""""""
1490
1491 +------------------+--------------------------------------+
1492 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1493 +------------------+--------------------------------------+
1494 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1495 +------------------+--------------------------------------+
1496 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1497 +------------------+--------------------------------------+
1498
1499 Here are some examples of multidimensional arrays:
1500
1501 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1502 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1503 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1504 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1505 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1506 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1507 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1508
1509 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1510 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1511 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1512 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1513 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1514 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1515 example.
1516
1517 .. _t_function:
1518
1519 Function Type
1520 ^^^^^^^^^^^^^
1521
1522 Overview:
1523 """""""""
1524
1525 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1526 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1527 of a function type is a first class type or a void type.
1528
1529 Syntax:
1530 """""""
1531
1532 ::
1533
1534       <returntype> (<parameter list>)
1535
1536 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1537 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1538 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1539 Variable argument functions can access their arguments with the
1540 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1541 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1542
1543 Examples:
1544 """""""""
1545
1546 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1547 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1548 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1549 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1550 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1551 | ``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. |
1552 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1553 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1555
1556 .. _t_struct:
1557
1558 Structure Type
1559 ^^^^^^^^^^^^^^
1560
1561 Overview:
1562 """""""""
1563
1564 The structure type is used to represent a collection of data members
1565 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1566 a size.
1567
1568 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1569 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1570 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1571 '``insertvalue``' instructions.
1572
1573 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1574 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1575 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1576 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1577 required to match what the underlying code generator expects.
1578
1579 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1580 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1581 identified types are always defined at the top level with a name.
1582 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1583 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1584 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1585
1586 Syntax:
1587 """""""
1588
1589 ::
1590
1591       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1592       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1593
1594 Examples:
1595 """""""""
1596
1597 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1598 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1599 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1600 | ``{ 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``.  |
1601 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1602 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1603 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1604
1605 .. _t_opaque:
1606
1607 Opaque Structure Types
1608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1609
1610 Overview:
1611 """""""""
1612
1613 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1614 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1615 notion of a forward declared structure.
1616
1617 Syntax:
1618 """""""
1619
1620 ::
1621
1622       %X = type opaque
1623       %52 = type opaque
1624
1625 Examples:
1626 """""""""
1627
1628 +--------------+-------------------+
1629 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1630 +--------------+-------------------+
1631
1632 .. _t_pointer:
1633
1634 Pointer Type
1635 ^^^^^^^^^^^^
1636
1637 Overview:
1638 """""""""
1639
1640 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1641 commonly used to reference objects in memory.
1642
1643 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1644 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1645 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1646 are target-specific.
1647
1648 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1649 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1650
1651 Syntax:
1652 """""""
1653
1654 ::
1655
1656       <type> *
1657
1658 Examples:
1659 """""""""
1660
1661 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1662 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1663 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1664 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1665 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1666 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1667 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1668
1669 .. _t_vector:
1670
1671 Vector Type
1672 ^^^^^^^^^^^
1673
1674 Overview:
1675 """""""""
1676
1677 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1678 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1679 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1680 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1681 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1682
1683 Syntax:
1684 """""""
1685
1686 ::
1687
1688       < <# elements> x <elementtype> >
1689
1690 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1691 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1692 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1693
1694 Examples:
1695 """""""""
1696
1697 +-------------------+--------------------------------------------------+
1698 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1699 +-------------------+--------------------------------------------------+
1700 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1701 +-------------------+--------------------------------------------------+
1702 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1703 +-------------------+--------------------------------------------------+
1704 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1705 +-------------------+--------------------------------------------------+
1706
1707 Constants
1708 =========
1709
1710 LLVM has several different basic types of constants. This section
1711 describes them all and their syntax.
1712
1713 Simple Constants
1714 ----------------
1715
1716 **Boolean constants**
1717     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1718     of the ``i1`` type.
1719 **Integer constants**
1720     Standard integers (such as '4') are constants of the
1721     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1722     integer types.
1723 **Floating point constants**
1724     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1725     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1726     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1727     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1728     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1729     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1730     point <t_floating>` type.
1731 **Null pointer constants**
1732     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1733     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1734
1735 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1736 floating point constants. For example, the form
1737 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1738 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1739 constants are required (and the only time that they are generated by the
1740 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1741 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1742 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1743 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1744 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1745
1746 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1747 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1748 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1749 must, however, be exactly representable as IEE754 half and single
1750 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1751 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1752 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1753 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1754 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1755 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1756 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1757 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1758 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1759 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1760
1761 There are no constants of type x86mmx.
1762
1763 Complex Constants
1764 -----------------
1765
1766 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1767 constants and smaller complex constants.
1768
1769 **Structure constants**
1770     Structure constants are represented with notation similar to
1771     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1772     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1773     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1774     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1775     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1776     must match those specified by the type.
1777 **Array constants**
1778     Array constants are represented with notation similar to array type
1779     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1780     square brackets (``[]``)). For example:
1781     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1782     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1783     match those specified by the type.
1784 **Vector constants**
1785     Vector constants are represented with notation similar to vector
1786     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1787     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1788     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1789     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1790     elements must match those specified by the type.
1791 **Zero initialization**
1792     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1793     value to zero of *any* type, including scalar and
1794     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1795     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1796     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1797 **Metadata node**
1798     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1799     type <t_metadata>`. For example:
1800     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1801     constants that are meant to be interpreted as part of the
1802     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1803     information such as debug info.
1804
1805 Global Variable and Function Addresses
1806 --------------------------------------
1807
1808 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1809 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1810 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1811 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1812 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1813 file:
1814
1815 .. code-block:: llvm
1816
1817     @X = global i32 17
1818     @Y = global i32 42
1819     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1820
1821 .. _undefvalues:
1822
1823 Undefined Values
1824 ----------------
1825
1826 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1827 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1828 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1829 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1830
1831 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1832 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1833 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1834 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1835
1836 .. code-block:: llvm
1837
1838       %A = add %X, undef
1839       %B = sub %X, undef
1840       %C = xor %X, undef
1841     Safe:
1842       %A = undef
1843       %B = undef
1844       %C = undef
1845
1846 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1847 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1848
1849 .. code-block:: llvm
1850
1851       %A = or %X, undef
1852       %B = and %X, undef
1853     Safe:
1854       %A = -1
1855       %B = 0
1856     Unsafe:
1857       %A = undef
1858       %B = undef
1859
1860 These logical operations have bits that are not always affected by the
1861 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1862 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1863 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1864 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1865 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1866 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1867 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1868 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1869
1870 .. code-block:: llvm
1871
1872       %A = select undef, %X, %Y
1873       %B = select undef, 42, %Y
1874       %C = select %X, %Y, undef
1875     Safe:
1876       %A = %X     (or %Y)
1877       %B = 42     (or %Y)
1878       %C = %Y
1879     Unsafe:
1880       %A = undef
1881       %B = undef
1882       %C = undef
1883
1884 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1885 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1886 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1887 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1888 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1889 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1890 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1891
1892 .. code-block:: llvm
1893
1894       %A = xor undef, undef
1895
1896       %B = undef
1897       %C = xor %B, %B
1898
1899       %D = undef
1900       %E = icmp lt %D, 4
1901       %F = icmp gte %D, 4
1902
1903     Safe:
1904       %A = undef
1905       %B = undef
1906       %C = undef
1907       %D = undef
1908       %E = undef
1909       %F = undef
1910
1911 This example points out that two '``undef``' operands are not
1912 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1913 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1914 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1915 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1916 its value over its "live range". This is true because the variable
1917 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1918 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1919 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1920 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1921 uses with" concept would not hold.
1922
1923 .. code-block:: llvm
1924
1925       %A = fdiv undef, %X
1926       %B = fdiv %X, undef
1927     Safe:
1928       %A = undef
1929     b: unreachable
1930
1931 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1932 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1933 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1934 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1935 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1936 However, in the second example, we can make a more aggressive
1937 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1938 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1939 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1940 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1941 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1942 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1943
1944 .. code-block:: llvm
1945
1946     a:  store undef -> %X
1947     b:  store %X -> undef
1948     Safe:
1949     a: <deleted>
1950     b: unreachable
1951
1952 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1953 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1954 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1955 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1956 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1957
1958 .. _poisonvalues:
1959
1960 Poison Values
1961 -------------
1962
1963 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1964 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1965 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1966 which results in undefined behavior.
1967
1968 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1969 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1970 the ``nsw`` flag.
1971
1972 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1973
1974 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1975 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1976    their dynamic predecessor basic block.
1977 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1978    in the dynamic callers of their functions.
1979 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1980    instructions that dynamically transfer control back to them.
1981 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1982    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1983    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1984 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1985    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1986    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1987    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1988 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1989    most recent preceding instruction with externally visible side
1990    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1991    operations <volatile>`.)
1992 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
1993    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
1994    multiple successors and the instruction is always executed when
1995    control transfers to one of the successors, and may not be executed
1996    when control is transferred to another.
1997 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
1998    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
1999    be different if the terminator had transferred control to a different
2000    successor.
2001 -  Dependence is transitive.
2002
2003 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2004 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2005 on a poison value has undefined behavior.
2006
2007 Here are some examples:
2008
2009 .. code-block:: llvm
2010
2011     entry:
2012       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2013       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2014       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2015       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2016
2017       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2018       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2019
2020       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2021
2022       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2023       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2024       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2025       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2026
2027       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2028       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2029
2030     true:
2031       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2032                                            ; it has undefined behavior.
2033       br label %end
2034
2035     end:
2036       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2037                                            ; Both edges into this PHI are
2038                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2039                                            ; always results in a poison value.
2040
2041       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2042                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2043                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2044
2045       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2046                                            ; The same branch again, but this time the
2047                                            ; true block doesn't have side effects.
2048
2049     second_true:
2050       ; No side effects!
2051       ret void
2052
2053     second_end:
2054       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2055                                            ; on the store in %end. Also, it is
2056                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2057                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2058                                            ; behavior in this example).
2059
2060 .. _blockaddress:
2061
2062 Addresses of Basic Blocks
2063 -------------------------
2064
2065 ``blockaddress(@function, %block)``
2066
2067 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2068 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2069 Taking the address of the entry block is illegal.
2070
2071 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2072 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2073 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2074 undefined behavior — though, again, comparison against null is ok, and
2075 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2076 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2077 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2078 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2079 instruction.
2080
2081 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2082 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2083
2084 Constant Expressions
2085 --------------------
2086
2087 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2088 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2089 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2090 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2091 The following is the syntax for constant expressions:
2092
2093 ``trunc (CST to TYPE)``
2094     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2095     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2096 ``zext (CST to TYPE)``
2097     Zero 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 ``sext (CST to TYPE)``
2100     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2101     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2102 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2103     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2104     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2105     must be floating point.
2106 ``fpext (CST to TYPE)``
2107     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2108     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2109     floating point.
2110 ``fptoui (CST to TYPE)``
2111     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2112     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2113     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2114     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2115     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2116 ``fptosi (CST to TYPE)``
2117     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2118     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2119     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2120     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2121     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2122 ``uitofp (CST to TYPE)``
2123     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2124     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2125     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2126     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2127     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2128 ``sitofp (CST to TYPE)``
2129     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2130     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2131     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2132     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2133     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2134 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2135     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2136     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2137     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2138     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2139 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2140     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2141     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2142     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2143     This one is *really* dangerous!
2144 ``bitcast (CST to TYPE)``
2145     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2146     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2147     instruction <i_bitcast>`.
2148 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2149     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2150     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2151     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2152     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2153 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2154     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2155 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2156     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2157 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2158     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2159 ``extractelement (VAL, IDX)``
2160     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2161     constants.
2162 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2163     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2164     constants.
2165 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2166     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2167     constants.
2168 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2169     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2170     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2171     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2172     least one index value must be specified.
2173 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2174     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2175     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2176     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2177     value must be specified.
2178 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2179     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2180     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2181     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2182     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2183     operations on floating point values are allowed).
2184
2185 Other Values
2186 ============
2187
2188 Inline Assembler Expressions
2189 ----------------------------
2190
2191 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2192 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2193 value represents the inline assembler as a string (containing the
2194 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2195 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2196 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2197 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2198 assembler expression is:
2199
2200 .. code-block:: llvm
2201
2202     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2203
2204 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2205 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2206 Thus, typically we have:
2207
2208 .. code-block:: llvm
2209
2210     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2211
2212 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2213 marked as having side effects. This is done through the use of the
2214 '``sideeffect``' keyword, like so:
2215
2216 .. code-block:: llvm
2217
2218     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2219
2220 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2221 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2222 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2223 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2224 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2225 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2226
2227 .. code-block:: llvm
2228
2229     call void asm alignstack "eieio", ""()
2230
2231 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2232 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2233 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2234 the only supported dialects. An example is:
2235
2236 .. code-block:: llvm
2237
2238     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2239
2240 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2241 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2242 keyword last.
2243
2244 Inline Asm Metadata
2245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2246
2247 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2248 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2249 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2250 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2251 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2252 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2253 it. For example:
2254
2255 .. code-block:: llvm
2256
2257     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2258     ...
2259     !42 = !{ i32 1234567 }
2260
2261 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2262 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2263 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2264 occurs on.
2265
2266 .. _metadata:
2267
2268 Metadata Nodes and Metadata Strings
2269 -----------------------------------
2270
2271 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2272 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2273 code generator. One example application of metadata is source-level
2274 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2275 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2276 preceding exclamation point ('``!``').
2277
2278 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2279 contain any character by escaping non-printable characters with
2280 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2281 "``!"test\00"``".
2282
2283 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2284 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2285 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2286 their operand. For example:
2287
2288 .. code-block:: llvm
2289
2290     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2291
2292 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2293 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2294 example:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     !foo =  metadata !{!4, !3}
2299
2300 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2301 function is using two metadata arguments:
2302
2303 .. code-block:: llvm
2304
2305     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2306
2307 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2308 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2309
2310 .. code-block:: llvm
2311
2312     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2313
2314 More information about specific metadata nodes recognized by the
2315 optimizers and code generator is found below.
2316
2317 '``tbaa``' Metadata
2318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2319
2320 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2321 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2322 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2323 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2324 custom alias analysis behavior for other languages.
2325
2326 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2327 to three fields, e.g.:
2328
2329 .. code-block:: llvm
2330
2331     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2332     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2333     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2334     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2335
2336 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2337 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2338 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2339 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2340 common names.
2341
2342 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2343 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2344 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2345 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2346 from multiple front-ends is handled conservatively.
2347
2348 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2349 indicates that the type is "constant" (meaning
2350 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2351 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2352
2353 '``tbaa.struct``' Metadata
2354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2355
2356 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2357 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2358 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2359 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2360 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2361 of the aggregate.
2362
2363 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2364 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2365
2366 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2367 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2368 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2369 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2370 its tbaa tag. e.g.:
2371
2372 .. code-block:: llvm
2373
2374     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2375
2376 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2377 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2378 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2379
2380 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2381 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2382 does not carry useful data and need not be preserved.
2383
2384 '``fpmath``' Metadata
2385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2386
2387 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2388 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2389 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2390 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2391 it. ULP is defined as follows:
2392
2393     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2394     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2395     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2396     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2397     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2398
2399 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2400 number representing the maximum relative error, for example:
2401
2402 .. code-block:: llvm
2403
2404     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2405
2406 '``range``' Metadata
2407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2408
2409 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2410 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2411 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2412 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2413 pair has the following properties:
2414
2415 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2416 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2417 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2418 -  The range is allowed to wrap.
2419 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2420    ``a!=b``.
2421
2422 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2423 they must be non-contiguous.
2424
2425 Examples:
2426
2427 .. code-block:: llvm
2428
2429       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2430       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2431       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2432       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2433     ...
2434     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2435     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2436     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2437     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2438
2439 Module Flags Metadata
2440 =====================
2441
2442 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2443 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2444 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2445 this. These flags are in the form of key / value pairs — much like a
2446 dictionary — making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2447 look it up.
2448
2449 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2450 Each triplet has the following form:
2451
2452 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2453    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2454    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2455    described below.
2456 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2457    metadata. How each ID is interpreted is documented below.
2458 -  The third element is the value of the flag.
2459
2460 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2461 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules'
2462 ``llvm.module.flags`` metadata. The only exception being a flag with the
2463 *Override* behavior, which may override another flag's value (see
2464 below).
2465
2466 The following behaviors are supported:
2467
2468 .. list-table::
2469    :header-rows: 1
2470    :widths: 10 90
2471
2472    * - Value
2473      - Behavior
2474
2475    * - 1
2476      - **Error**
2477            Emits an error if two values disagree. It is an error to have an
2478            ID with both an Error and a Warning behavior.
2479
2480    * - 2
2481      - **Warning**
2482            Emits a warning if two values disagree.
2483
2484    * - 3
2485      - **Require**
2486            Emits an error when the specified value is not present or doesn't
2487            have the specified value. It is an error for two (or more)
2488            ``llvm.module.flags`` with the same ID to have the Require behavior
2489            but different values. There may be multiple Require flags per ID.
2490
2491    * - 4
2492      - **Override**
2493            Uses the specified value if the two values disagree. It is an
2494            error for two (or more) ``llvm.module.flags`` with the same ID
2495            to have the Override behavior but different values.
2496
2497 An example of module flags:
2498
2499 .. code-block:: llvm
2500
2501     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2502     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2503     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2504     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2505       metadata !{
2506         metadata !"foo", i32 1
2507       }
2508     }
2509     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2510
2511 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2512    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2513    values are not equal.
2514
2515 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2516    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2517    '37' if their values are not equal.
2518
2519 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2520    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2521    warning if their values are not equal.
2522
2523 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2524
2525    ::
2526
2527        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2528
2529    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does
2530    not contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1'. If
2531    two or more ``!"qux"`` flags exist, then they must have the same
2532    value or an error will be issued.
2533
2534 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2535 ----------------------------------------------------
2536
2537 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2538 collection in a special section called "image info". The metadata
2539 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2540 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2541 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2542 be merged rather than appended together.
2543
2544 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2545 following key-value pairs:
2546
2547 .. list-table::
2548    :header-rows: 1
2549    :widths: 30 70
2550
2551    * - Key
2552      - Value
2553
2554    * - ``Objective-C Version``
2555      - **[Required]** — The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2556
2557    * - ``Objective-C Image Info Version``
2558      - **[Required]** — The version of the image info section. Currently
2559        always 0.
2560
2561    * - ``Objective-C Image Info Section``
2562      - **[Required]** — The section to place the metadata. Valid values are
2563        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2564        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2565        Objective-C ABI version 2.
2566
2567    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2568      - **[Required]** — Specifies whether garbage collection is supported or
2569        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2570        collection supported.
2571
2572    * - ``Objective-C GC Only``
2573      - **[Optional]** — Specifies that only garbage collection is supported.
2574        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2575        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2576
2577 Some important flag interactions:
2578
2579 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2580    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2581    2, then the resulting module has the
2582    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2583 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2584    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2585
2586 Intrinsic Global Variables
2587 ==========================
2588
2589 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2590 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2591 All globals of this sort should have a section specified as
2592 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2593 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2594
2595 The '``llvm.used``' Global Variable
2596 -----------------------------------
2597
2598 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2599 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2600 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2601 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2602 use of it is:
2603
2604 .. code-block:: llvm
2605
2606     @X = global i8 4
2607     @Y = global i32 123
2608
2609     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2610        i8* @X,
2611        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2612     ], section "llvm.metadata"
2613
2614 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2615 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2616 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2617 variable has internal linkage and no references other than that from the
2618 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2619 represent references from inline asms and other things the compiler
2620 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2621
2622 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2623 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2624 molesting the symbol.
2625
2626 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2627 --------------------------------------------
2628
2629 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2630 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2631 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2632 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2633 by ``@llvm.used``.
2634
2635 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2636 and should not be exposed to source languages.
2637
2638 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2639 -------------------------------------------
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643     %0 = type { i32, void ()* }
2644     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2645
2646 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2647 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2648 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2649 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2650 is not defined.
2651
2652 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2653 -------------------------------------------
2654
2655 .. code-block:: llvm
2656
2657     %0 = type { i32, void ()* }
2658     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2659
2660 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2661 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2662 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2663 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2664 defined.
2665
2666 Instruction Reference
2667 =====================
2668
2669 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2670 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2671 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2672 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2673 :ref:`other instructions <otherops>`.
2674
2675 .. _terminators:
2676
2677 Terminator Instructions
2678 -----------------------
2679
2680 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2681 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2682 block should be executed after the current block is finished. These
2683 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2684 control flow, not values (the one exception being the
2685 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2686
2687 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2688 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2689 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2690 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2691
2692 .. _i_ret:
2693
2694 '``ret``' Instruction
2695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2696
2697 Syntax:
2698 """""""
2699
2700 ::
2701
2702       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2703       ret void                 ; Return from void function
2704
2705 Overview:
2706 """""""""
2707
2708 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2709 a value) from a function back to the caller.
2710
2711 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2712 value and then causes control flow, and one that just causes control
2713 flow to occur.
2714
2715 Arguments:
2716 """"""""""
2717
2718 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2719 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2720 class <t_firstclass>`' type.
2721
2722 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2723 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2724 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2725 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2726 value.
2727
2728 Semantics:
2729 """"""""""
2730
2731 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2732 the calling function's context. If the caller is a
2733 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2734 instruction after the call. If the caller was an
2735 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2736 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2737 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2738 value.
2739
2740 Example:
2741 """"""""
2742
2743 .. code-block:: llvm
2744
2745       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2746       ret void                        ; Return from a void function
2747       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2748
2749 .. _i_br:
2750
2751 '``br``' Instruction
2752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2753
2754 Syntax:
2755 """""""
2756
2757 ::
2758
2759       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2760       br label <dest>          ; Unconditional branch
2761
2762 Overview:
2763 """""""""
2764
2765 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2766 different basic block in the current function. There are two forms of
2767 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2768 unconditional branch.
2769
2770 Arguments:
2771 """"""""""
2772
2773 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2774 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2775 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2776
2777 Semantics:
2778 """"""""""
2779
2780 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2781 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2782 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2783 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2784
2785 Example:
2786 """"""""
2787
2788 .. code-block:: llvm
2789
2790     Test:
2791       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2792       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2793     IfEqual:
2794       ret i32 1
2795     IfUnequal:
2796       ret i32 0
2797
2798 .. _i_switch:
2799
2800 '``switch``' Instruction
2801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2802
2803 Syntax:
2804 """""""
2805
2806 ::
2807
2808       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2809
2810 Overview:
2811 """""""""
2812
2813 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2814 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2815 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2816 destinations.
2817
2818 Arguments:
2819 """"""""""
2820
2821 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2822 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2823 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2824 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2825
2826 Semantics:
2827 """"""""""
2828
2829 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2830 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2831 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2832 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2833 to the default destination.
2834
2835 Implementation:
2836 """""""""""""""
2837
2838 Depending on properties of the target machine and the particular
2839 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2840 different ways. For example, it could be generated as a series of
2841 chained conditional branches or with a lookup table.
2842
2843 Example:
2844 """"""""
2845
2846 .. code-block:: llvm
2847
2848      ; Emulate a conditional br instruction
2849      %Val = zext i1 %value to i32
2850      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2851
2852      ; Emulate an unconditional br instruction
2853      switch i32 0, label %dest [ ]
2854
2855      ; Implement a jump table:
2856      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2857                                          i32 1, label %onone
2858                                          i32 2, label %ontwo ]
2859
2860 .. _i_indirectbr:
2861
2862 '``indirectbr``' Instruction
2863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2864
2865 Syntax:
2866 """""""
2867
2868 ::
2869
2870       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2871
2872 Overview:
2873 """""""""
2874
2875 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2876 label within the current function, whose address is specified by
2877 "``address``". Address must be derived from a
2878 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2879
2880 Arguments:
2881 """"""""""
2882
2883 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2884 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2885 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2886 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2887
2888 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2889 accurate understanding of the CFG.
2890
2891 Semantics:
2892 """"""""""
2893
2894 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2895 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2896 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2897 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2898
2899 Implementation:
2900 """""""""""""""
2901
2902 This is typically implemented with a jump through a register.
2903
2904 Example:
2905 """"""""
2906
2907 .. code-block:: llvm
2908
2909      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2910
2911 .. _i_invoke:
2912
2913 '``invoke``' Instruction
2914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2915
2916 Syntax:
2917 """""""
2918
2919 ::
2920
2921       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2922                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2923
2924 Overview:
2925 """""""""
2926
2927 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2928 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2929 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2930 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2931 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2932 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2933 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2934 nearest "exception" label.
2935
2936 The '``exception``' label is a `landing
2937 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2938 '``exception``' label is required to have the
2939 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
2940 information about the behavior of the program after unwinding happens,
2941 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
2942 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
2943 instruction, so that the important information contained within the
2944 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
2945
2946 Arguments:
2947 """"""""""
2948
2949 This instruction requires several arguments:
2950
2951 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
2952    convention <callingconv>` the call should use. If none is
2953    specified, the call defaults to using C calling conventions.
2954 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
2955    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
2956    are valid here.
2957 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
2958    function value being invoked. In most cases, this is a direct
2959    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
2960    branching off an arbitrary pointer to function value.
2961 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
2962    function to be invoked.
2963 #. '``function args``': argument list whose types match the function
2964    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
2965    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
2966    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
2967    extra arguments can be specified.
2968 #. '``normal label``': the label reached when the called function
2969    executes a '``ret``' instruction.
2970 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
2971    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
2972    mechanism.
2973 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
2974    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
2975    attributes are valid here.
2976
2977 Semantics:
2978 """"""""""
2979
2980 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
2981 instruction in most regards. The primary difference is that it
2982 establishes an association with a label, which is used by the runtime
2983 library to unwind the stack.
2984
2985 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
2986 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
2987 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
2988 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
2989
2990 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
2991 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
2992 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
2993 return value is available.
2994
2995 Example:
2996 """"""""
2997
2998 .. code-block:: llvm
2999
3000       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3001                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3002       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3003                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3004
3005 .. _i_resume:
3006
3007 '``resume``' Instruction
3008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3009
3010 Syntax:
3011 """""""
3012
3013 ::
3014
3015       resume <type> <value>
3016
3017 Overview:
3018 """""""""
3019
3020 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3021 successors.
3022
3023 Arguments:
3024 """"""""""
3025
3026 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3027 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3028 function.
3029
3030 Semantics:
3031 """"""""""
3032
3033 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3034 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3035 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3036
3037 Example:
3038 """"""""
3039
3040 .. code-block:: llvm
3041
3042       resume { i8*, i32 } %exn
3043
3044 .. _i_unreachable:
3045
3046 '``unreachable``' Instruction
3047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3048
3049 Syntax:
3050 """""""
3051
3052 ::
3053
3054       unreachable
3055
3056 Overview:
3057 """""""""
3058
3059 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3060 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3061 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3062 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3063
3064 Semantics:
3065 """"""""""
3066
3067 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3068
3069 .. _binaryops:
3070
3071 Binary Operations
3072 -----------------
3073
3074 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3075 They require two operands of the same type, execute an operation on
3076 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3077 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3078 result value has the same type as its operands.
3079
3080 There are several different binary operators:
3081
3082 .. _i_add:
3083
3084 '``add``' Instruction
3085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3086
3087 Syntax:
3088 """""""
3089
3090 ::
3091
3092       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3093       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3094       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3095       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3096
3097 Overview:
3098 """""""""
3099
3100 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3101
3102 Arguments:
3103 """"""""""
3104
3105 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3106 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3107 arguments must have identical types.
3108
3109 Semantics:
3110 """"""""""
3111
3112 The value produced is the integer sum of the two operands.
3113
3114 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3115 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3116 the result.
3117
3118 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3119 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3120
3121 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3122 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3123 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3124 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3125
3126 Example:
3127 """"""""
3128
3129 .. code-block:: llvm
3130
3131       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3132
3133 .. _i_fadd:
3134
3135 '``fadd``' Instruction
3136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3137
3138 Syntax:
3139 """""""
3140
3141 ::
3142
3143       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3144
3145 Overview:
3146 """""""""
3147
3148 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3149
3150 Arguments:
3151 """"""""""
3152
3153 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3154 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3155 Both arguments must have identical types.
3156
3157 Semantics:
3158 """"""""""
3159
3160 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3161 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3162 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3163 optimizations:
3164
3165 Example:
3166 """"""""
3167
3168 .. code-block:: llvm
3169
3170       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3171
3172 '``sub``' Instruction
3173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3174
3175 Syntax:
3176 """""""
3177
3178 ::
3179
3180       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3181       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3182       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3183       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3184
3185 Overview:
3186 """""""""
3187
3188 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3189
3190 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3191 instruction present in most other intermediate representations.
3192
3193 Arguments:
3194 """"""""""
3195
3196 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3197 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3198 arguments must have identical types.
3199
3200 Semantics:
3201 """"""""""
3202
3203 The value produced is the integer difference of the two operands.
3204
3205 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3206 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3207 the result.
3208
3209 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3210 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3211
3212 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3213 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3214 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3215 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3216
3217 Example:
3218 """"""""
3219
3220 .. code-block:: llvm
3221
3222       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3223       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3224
3225 .. _i_fsub:
3226
3227 '``fsub``' Instruction
3228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3229
3230 Syntax:
3231 """""""
3232
3233 ::
3234
3235       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3236
3237 Overview:
3238 """""""""
3239
3240 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3241
3242 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3243 instruction present in most other intermediate representations.
3244
3245 Arguments:
3246 """"""""""
3247
3248 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3249 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3250 Both arguments must have identical types.
3251
3252 Semantics:
3253 """"""""""
3254
3255 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3256 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3257 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3258 unsafe floating point optimizations:
3259
3260 Example:
3261 """"""""
3262
3263 .. code-block:: llvm
3264
3265       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3266       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3267
3268 '``mul``' Instruction
3269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3270
3271 Syntax:
3272 """""""
3273
3274 ::
3275
3276       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3277       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3278       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3279       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3280
3281 Overview:
3282 """""""""
3283
3284 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3285
3286 Arguments:
3287 """"""""""
3288
3289 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3290 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3291 arguments must have identical types.
3292
3293 Semantics:
3294 """"""""""
3295
3296 The value produced is the integer product of the two operands.
3297
3298 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3299 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3300 bit width of the result.
3301
3302 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3303 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3304 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3305 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3306 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3307 product.
3308
3309 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3310 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3311 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3312 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3313
3314 Example:
3315 """"""""
3316
3317 .. code-block:: llvm
3318
3319       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3320
3321 .. _i_fmul:
3322
3323 '``fmul``' Instruction
3324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3325
3326 Syntax:
3327 """""""
3328
3329 ::
3330
3331       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3332
3333 Overview:
3334 """""""""
3335
3336 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3337
3338 Arguments:
3339 """"""""""
3340
3341 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3342 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3343 Both arguments must have identical types.
3344
3345 Semantics:
3346 """"""""""
3347
3348 The value produced is the floating point product of the two operands.
3349 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3350 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3351 unsafe floating point optimizations:
3352
3353 Example:
3354 """"""""
3355
3356 .. code-block:: llvm
3357
3358       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3359
3360 '``udiv``' Instruction
3361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3362
3363 Syntax:
3364 """""""
3365
3366 ::
3367
3368       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3369       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3370
3371 Overview:
3372 """""""""
3373
3374 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3375
3376 Arguments:
3377 """"""""""
3378
3379 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3380 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3381 arguments must have identical types.
3382
3383 Semantics:
3384 """"""""""
3385
3386 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3387
3388 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3389 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3390
3391 Division by zero leads to undefined behavior.
3392
3393 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3394 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3395 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3396
3397 Example:
3398 """"""""
3399
3400 .. code-block:: llvm
3401
3402       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3403
3404 '``sdiv``' Instruction
3405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3406
3407 Syntax:
3408 """""""
3409
3410 ::
3411
3412       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3413       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3414
3415 Overview:
3416 """""""""
3417
3418 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3419
3420 Arguments:
3421 """"""""""
3422
3423 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3424 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3425 arguments must have identical types.
3426
3427 Semantics:
3428 """"""""""
3429
3430 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3431 rounded towards zero.
3432
3433 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3434 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3435
3436 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3437 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3438 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3439
3440 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3441 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3442
3443 Example:
3444 """"""""
3445
3446 .. code-block:: llvm
3447
3448       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3449
3450 .. _i_fdiv:
3451
3452 '``fdiv``' Instruction
3453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3454
3455 Syntax:
3456 """""""
3457
3458 ::
3459
3460       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3461
3462 Overview:
3463 """""""""
3464
3465 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3466
3467 Arguments:
3468 """"""""""
3469
3470 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3471 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3472 Both arguments must have identical types.
3473
3474 Semantics:
3475 """"""""""
3476
3477 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3478 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3479 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3480 unsafe floating point optimizations:
3481
3482 Example:
3483 """"""""
3484
3485 .. code-block:: llvm
3486
3487       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3488
3489 '``urem``' Instruction
3490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3491
3492 Syntax:
3493 """""""
3494
3495 ::
3496
3497       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3498
3499 Overview:
3500 """""""""
3501
3502 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3503 division of its two arguments.
3504
3505 Arguments:
3506 """"""""""
3507
3508 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3509 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3510 arguments must have identical types.
3511
3512 Semantics:
3513 """"""""""
3514
3515 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3516 This instruction always performs an unsigned division to get the
3517 remainder.
3518
3519 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3520 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3521
3522 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3523
3524 Example:
3525 """"""""
3526
3527 .. code-block:: llvm
3528
3529       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3530
3531 '``srem``' Instruction
3532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3533
3534 Syntax:
3535 """""""
3536
3537 ::
3538
3539       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3540
3541 Overview:
3542 """""""""
3543
3544 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3545 division of its two operands. This instruction can also take
3546 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3547 must be integers.
3548
3549 Arguments:
3550 """"""""""
3551
3552 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3553 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3554 arguments must have identical types.
3555
3556 Semantics:
3557 """"""""""
3558
3559 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3560 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3561 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3562 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3563 difference, see `The Math
3564 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3565 table of how this is implemented in various languages, please see
3566 `Wikipedia: modulo
3567 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3568
3569 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3570 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3571
3572 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3573 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3574 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3575 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3576 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3577 result of the division and the remainder.)
3578
3579 Example:
3580 """"""""
3581
3582 .. code-block:: llvm
3583
3584       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3585
3586 .. _i_frem:
3587
3588 '``frem``' Instruction
3589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3590
3591 Syntax:
3592 """""""
3593
3594 ::
3595
3596       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3597
3598 Overview:
3599 """""""""
3600
3601 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3602 its two operands.
3603
3604 Arguments:
3605 """"""""""
3606
3607 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3608 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3609 Both arguments must have identical types.
3610
3611 Semantics:
3612 """"""""""
3613
3614 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3615 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3616 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3617 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3618
3619 Example:
3620 """"""""
3621
3622 .. code-block:: llvm
3623
3624       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3625
3626 .. _bitwiseops:
3627
3628 Bitwise Binary Operations
3629 -------------------------
3630
3631 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3632 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3633 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3634 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3635 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3636
3637 '``shl``' Instruction
3638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3639
3640 Syntax:
3641 """""""
3642
3643 ::
3644
3645       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3646       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3647       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3648       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3649
3650 Overview:
3651 """""""""
3652
3653 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3654 a specified number of bits.
3655
3656 Arguments:
3657 """"""""""
3658
3659 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3660 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3661 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3662
3663 Semantics:
3664 """"""""""
3665
3666 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3667 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3668 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3669 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3670 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3671 in ``op2``.
3672
3673 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3674 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3675 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3676 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3677 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3678 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3679 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3680
3681 Example:
3682 """"""""
3683
3684 .. code-block:: llvm
3685
3686       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3687       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3688       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3689       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3690       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3691
3692 '``lshr``' Instruction
3693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3694
3695 Syntax:
3696 """""""
3697
3698 ::
3699
3700       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3701       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3702
3703 Overview:
3704 """""""""
3705
3706 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3707 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3708
3709 Arguments:
3710 """"""""""
3711
3712 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3713 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3714 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3715
3716 Semantics:
3717 """"""""""
3718
3719 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3720 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3721 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3722 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3723 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3724 corresponding shift amount in ``op2``.
3725
3726 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3727 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3728 non-zero.
3729
3730 Example:
3731 """"""""
3732
3733 .. code-block:: llvm
3734
3735       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3736       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3737       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3738       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3739       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3740       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3741
3742 '``ashr``' Instruction
3743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3744
3745 Syntax:
3746 """""""
3747
3748 ::
3749
3750       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3751       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3752
3753 Overview:
3754 """""""""
3755
3756 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3757 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3758 extension.
3759
3760 Arguments:
3761 """"""""""
3762
3763 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3764 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3765 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3766
3767 Semantics:
3768 """"""""""
3769
3770 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3771 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3772 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3773 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3774 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3775 corresponding shift amount in ``op2``.
3776
3777 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3778 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3779 non-zero.
3780
3781 Example:
3782 """"""""
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3787       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3788       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3789       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3790       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3791       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3792
3793 '``and``' Instruction
3794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3795
3796 Syntax:
3797 """""""
3798
3799 ::
3800
3801       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3802
3803 Overview:
3804 """""""""
3805
3806 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3807 operands.
3808
3809 Arguments:
3810 """"""""""
3811
3812 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3813 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3814 arguments must have identical types.
3815
3816 Semantics:
3817 """"""""""
3818
3819 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3820
3821 +-----+-----+-----+
3822 | In0 | In1 | Out |
3823 +-----+-----+-----+
3824 |   0 |   0 |   0 |
3825 +-----+-----+-----+
3826 |   0 |   1 |   0 |
3827 +-----+-----+-----+
3828 |   1 |   0 |   0 |
3829 +-----+-----+-----+
3830 |   1 |   1 |   1 |
3831 +-----+-----+-----+
3832
3833 Example:
3834 """"""""
3835
3836 .. code-block:: llvm
3837
3838       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3839       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3840       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3841
3842 '``or``' Instruction
3843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3844
3845 Syntax:
3846 """""""
3847
3848 ::
3849
3850       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3851
3852 Overview:
3853 """""""""
3854
3855 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3856 two operands.
3857
3858 Arguments:
3859 """"""""""
3860
3861 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3862 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3863 arguments must have identical types.
3864
3865 Semantics:
3866 """"""""""
3867
3868 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3869
3870 +-----+-----+-----+
3871 | In0 | In1 | Out |
3872 +-----+-----+-----+
3873 |   0 |   0 |   0 |
3874 +-----+-----+-----+
3875 |   0 |   1 |   1 |
3876 +-----+-----+-----+
3877 |   1 |   0 |   1 |
3878 +-----+-----+-----+
3879 |   1 |   1 |   1 |
3880 +-----+-----+-----+
3881
3882 Example:
3883 """"""""
3884
3885 ::
3886
3887       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3888       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3889       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3890
3891 '``xor``' Instruction
3892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3893
3894 Syntax:
3895 """""""
3896
3897 ::
3898
3899       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3900
3901 Overview:
3902 """""""""
3903
3904 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3905 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3906 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3907
3908 Arguments:
3909 """"""""""
3910
3911 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3912 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3913 arguments must have identical types.
3914
3915 Semantics:
3916 """"""""""
3917
3918 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3919
3920 +-----+-----+-----+
3921 | In0 | In1 | Out |
3922 +-----+-----+-----+
3923 |   0 |   0 |   0 |
3924 +-----+-----+-----+
3925 |   0 |   1 |   1 |
3926 +-----+-----+-----+
3927 |   1 |   0 |   1 |
3928 +-----+-----+-----+
3929 |   1 |   1 |   0 |
3930 +-----+-----+-----+
3931
3932 Example:
3933 """"""""
3934
3935 .. code-block:: llvm
3936
3937       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3938       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
3939       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3940       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
3941
3942 Vector Operations
3943 -----------------
3944
3945 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
3946 target-independent manner. These instructions cover the element-access
3947 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
3948 While LLVM does directly support these vector operations, many
3949 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
3950 take full advantage of a specific target.
3951
3952 .. _i_extractelement:
3953
3954 '``extractelement``' Instruction
3955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3956
3957 Syntax:
3958 """""""
3959
3960 ::
3961
3962       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
3963
3964 Overview:
3965 """""""""
3966
3967 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
3968 from a vector at a specified index.
3969
3970 Arguments:
3971 """"""""""
3972
3973 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
3974 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
3975 the position from which to extract the element. The index may be a
3976 variable.
3977
3978 Semantics:
3979 """"""""""
3980
3981 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
3982 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
3983 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
3984
3985 Example:
3986 """"""""
3987
3988 .. code-block:: llvm
3989
3990       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
3991
3992 .. _i_insertelement:
3993
3994 '``insertelement``' Instruction
3995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3996
3997 Syntax:
3998 """""""
3999
4000 ::
4001
4002       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4003
4004 Overview:
4005 """""""""
4006
4007 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4008 vector at a specified index.
4009
4010 Arguments:
4011 """"""""""
4012
4013 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4014 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4015 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4016 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4017 index may be a variable.
4018
4019 Semantics:
4020 """"""""""
4021
4022 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4023 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4024 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4025 undefined.
4026
4027 Example:
4028 """"""""
4029
4030 .. code-block:: llvm
4031
4032       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4033
4034 .. _i_shufflevector:
4035
4036 '``shufflevector``' Instruction
4037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4038
4039 Syntax:
4040 """""""
4041
4042 ::
4043
4044       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4045
4046 Overview:
4047 """""""""
4048
4049 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4050 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4051 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4052
4053 Arguments:
4054 """"""""""
4055
4056 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4057 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4058 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4059 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4060 same as the element type of the first two operands.
4061
4062 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4063 constant integer or undef values.
4064
4065 Semantics:
4066 """"""""""
4067
4068 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4069 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4070 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4071 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4072 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4073 only one vector.
4074
4075 Example:
4076 """"""""
4077
4078 .. code-block:: llvm
4079
4080       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4081                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4082       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4083                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4084       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4085                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4086       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4087                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4088
4089 Aggregate Operations
4090 --------------------
4091
4092 LLVM supports several instructions for working with
4093 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4094
4095 .. _i_extractvalue:
4096
4097 '``extractvalue``' Instruction
4098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4099
4100 Syntax:
4101 """""""
4102
4103 ::
4104
4105       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4106
4107 Overview:
4108 """""""""
4109
4110 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4111 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4112
4113 Arguments:
4114 """"""""""
4115
4116 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4117 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4118 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4119 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4120
4121 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4122
4123 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4124    omitted and assumed to be zero.
4125 -  At least one index must be specified.
4126 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4127
4128 Semantics:
4129 """"""""""
4130
4131 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4132 the index operands.
4133
4134 Example:
4135 """"""""
4136
4137 .. code-block:: llvm
4138
4139       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4140
4141 .. _i_insertvalue:
4142
4143 '``insertvalue``' Instruction
4144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4145
4146 Syntax:
4147 """""""
4148
4149 ::
4150
4151       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4152
4153 Overview:
4154 """""""""
4155
4156 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4157 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4158
4159 Arguments:
4160 """"""""""
4161
4162 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4163 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4164 a first-class value to insert. The following operands are constant
4165 indices indicating the position at which to insert the value in a
4166 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4167 to insert must have the same type as the value identified by the
4168 indices.
4169
4170 Semantics:
4171 """"""""""
4172
4173 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4174 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4175 indices is that of ``elt``.
4176
4177 Example:
4178 """"""""
4179
4180 .. code-block:: llvm
4181
4182       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4183       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4184       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4185
4186 .. _memoryops:
4187
4188 Memory Access and Addressing Operations
4189 ---------------------------------------
4190
4191 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4192 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4193 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4194 memory in LLVM.
4195
4196 .. _i_alloca:
4197
4198 '``alloca``' Instruction
4199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4200
4201 Syntax:
4202 """""""
4203
4204 ::
4205
4206       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4207
4208 Overview:
4209 """""""""
4210
4211 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4212 currently executing function, to be automatically released when this
4213 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4214 generic address space (address space zero).
4215
4216 Arguments:
4217 """"""""""
4218
4219 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4220 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4221 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4222 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4223 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4224 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4225 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4226 any convenient boundary compatible with the type.
4227
4228 '``type``' may be any sized type.
4229
4230 Semantics:
4231 """"""""""
4232
4233 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4234 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4235 memory is automatically released when the function returns. The
4236 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4237 variables that must have an address available. When the function returns
4238 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4239 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4240 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4241 is not specified.
4242
4243 Example:
4244 """"""""
4245
4246 .. code-block:: llvm
4247
4248       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4249       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4250       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4251       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4252
4253 .. _i_load:
4254
4255 '``load``' Instruction
4256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4257
4258 Syntax:
4259 """""""
4260
4261 ::
4262
4263       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4264       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4265       !<index> = !{ i32 1 }
4266
4267 Overview:
4268 """""""""
4269
4270 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4271
4272 Arguments:
4273 """"""""""
4274
4275 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4276 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4277 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4278 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4279 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4280 operations <volatile>`.
4281
4282 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4283 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4284 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4285 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4286 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4287 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4288 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4289 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4290 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4291 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4292 any defined semantics for atomic loads.
4293
4294 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4295 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4296 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4297 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4298 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4299 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4300 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4301
4302 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4303 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4304 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4305 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4306 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4307 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4308 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4309
4310 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4311 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4312 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4313 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4314 address points to memory which does not change value during program
4315 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4316 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4317
4318 Semantics:
4319 """"""""""
4320
4321 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4322 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4323 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4324 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4325 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4326 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4327 written using a store of the same type.
4328
4329 Examples:
4330 """""""""
4331
4332 .. code-block:: llvm
4333
4334       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4335       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4336       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4337
4338 .. _i_store:
4339
4340 '``store``' Instruction
4341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4342
4343 Syntax:
4344 """""""
4345
4346 ::
4347
4348       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4349       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4350
4351 Overview:
4352 """""""""
4353
4354 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4355
4356 Arguments:
4357 """"""""""
4358
4359 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4360 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4361 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4362 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4363 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4364 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4365 operations <volatile>`.
4366
4367 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4368 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4369 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4370 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4371 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4372 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4373 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4374 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4375 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4376 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4377 have any defined semantics for atomic stores.
4378
4379 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4380 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4381 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4382 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4383 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4384 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4385 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4386 safe.
4387
4388 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4389 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4390 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4391 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4392 be reused in the cache. The code generator may select special
4393 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4394 x86.
4395
4396 Semantics:
4397 """"""""""
4398
4399 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4400 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4401 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4402 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4403 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4404 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4405 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4406 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4407
4408 Example:
4409 """"""""
4410
4411 .. code-block:: llvm
4412
4413       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4414       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4415       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4416
4417 .. _i_fence:
4418
4419 '``fence``' Instruction
4420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4421
4422 Syntax:
4423 """""""
4424
4425 ::
4426
4427       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4428
4429 Overview:
4430 """""""""
4431
4432 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4433 between operations.
4434
4435 Arguments:
4436 """"""""""
4437
4438 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4439 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4440 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4441
4442 Semantics:
4443 """"""""""
4444
4445 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4446 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4447 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4448 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4449 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4450 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4451 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4452 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4453 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4454 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4455 *happens-before* edge.
4456
4457 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4458 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4459 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4460
4461 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4462 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4463 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4464
4465 Example:
4466 """"""""
4467
4468 .. code-block:: llvm
4469
4470       fence acquire                          ; yields {void}
4471       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4472
4473 .. _i_cmpxchg:
4474
4475 '``cmpxchg``' Instruction
4476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4477
4478 Syntax:
4479 """""""
4480
4481 ::
4482
4483       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4484
4485 Overview:
4486 """""""""
4487
4488 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4489 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4490 equal, it stores a new value into the memory.
4491
4492 Arguments:
4493 """"""""""
4494
4495 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4496 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4497 address, and a new value to place at that address if the compared values
4498 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4499 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4500 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4501 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4502 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4503 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4504 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4505
4506 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4507 synchronizes with other atomic operations.
4508
4509 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4510 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4511 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4512 respect to all other code in the system.
4513
4514 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4515 equal to the size in memory of the operand.
4516
4517 Semantics:
4518 """"""""""
4519
4520 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4521 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4522 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4523 returned.
4524
4525 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4526 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4527 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4528 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4529
4530 Example:
4531 """"""""
4532
4533 .. code-block:: llvm
4534
4535     entry:
4536       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4537       br label %loop
4538
4539     loop:
4540       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4541       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4542       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4543       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4544       br i1 %success, label %done, label %loop
4545
4546     done:
4547       ...
4548
4549 .. _i_atomicrmw:
4550
4551 '``atomicrmw``' Instruction
4552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4553
4554 Syntax:
4555 """""""
4556
4557 ::
4558
4559       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4560
4561 Overview:
4562 """""""""
4563
4564 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4565
4566 Arguments:
4567 """"""""""
4568
4569 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4570 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4571 operation. The operation must be one of the following keywords:
4572
4573 -  xchg
4574 -  add
4575 -  sub
4576 -  and
4577 -  nand
4578 -  or
4579 -  xor
4580 -  max
4581 -  min
4582 -  umax
4583 -  umin
4584
4585 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4586 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4587 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4588 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4589 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4590 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4591 operations <volatile>`.
4592
4593 Semantics:
4594 """"""""""
4595
4596 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4597 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4598 value at the location is returned. The modification is specified by the
4599 operation argument:
4600
4601 -  xchg: ``*ptr = val``
4602 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4603 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4604 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4605 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4606 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4607 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4608 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4609 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4610 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4611    comparison)
4612 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4613    comparison)
4614
4615 Example:
4616 """"""""
4617
4618 .. code-block:: llvm
4619
4620       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4621
4622 .. _i_getelementptr:
4623
4624 '``getelementptr``' Instruction
4625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4626
4627 Syntax:
4628 """""""
4629
4630 ::
4631
4632       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4633       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4634       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4635
4636 Overview:
4637 """""""""
4638
4639 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4640 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4641 address calculation only and does not access memory.
4642
4643 Arguments:
4644 """"""""""
4645
4646 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4647 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4648 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4649 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4650 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4651 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4652 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4653 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4654 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4655 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4656 would require loading the pointer before continuing calculation.
4657
4658 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4659 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4660 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4661 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4662 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4663 required to be constant. These integers are treated as signed values
4664 where relevant.
4665
4666 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4667 to LLVM:
4668
4669 .. code-block:: c
4670
4671     struct RT {
4672       char A;
4673       int B[10][20];
4674       char C;
4675     };
4676     struct ST {
4677       int X;
4678       double Y;
4679       struct RT Z;
4680     };
4681
4682     int *foo(struct ST *s) {
4683       return &s[1].Z.B[5][13];
4684     }
4685
4686 The LLVM code generated by Clang is:
4687
4688 .. code-block:: llvm
4689
4690     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4691     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4692
4693     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4694     entry:
4695       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4696       ret i32* %arrayidx
4697     }
4698
4699 Semantics:
4700 """"""""""
4701
4702 In the example above, the first index is indexing into the
4703 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4704 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4705 indexes into the third element of the structure, yielding a
4706 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4707 structure. The third index indexes into the second element of the
4708 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4709 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4710 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4711 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4712
4713 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4714 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4715 for the given testcase is equivalent to:
4716
4717 .. code-block:: llvm
4718
4719     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4720       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4721       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4722       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4723       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4724       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4725       ret i32* %t5
4726     }
4727
4728 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4729 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4730 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4731 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4732 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4733 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4734 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4735 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4736 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4737 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4738
4739 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4740 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4741 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4742 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4743 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4744 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4745 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4746 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4747 information.
4748
4749 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4750 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4751
4752 Example:
4753 """"""""
4754
4755 .. code-block:: llvm
4756
4757         ; yields [12 x i8]*:aptr
4758         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4759         ; yields i8*:vptr
4760         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4761         ; yields i8*:eptr
4762         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4763         ; yields i32*:iptr
4764         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4765
4766 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4767 must be a vector with the same number of elements. For example:
4768
4769 .. code-block:: llvm
4770
4771      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4772
4773 Conversion Operations
4774 ---------------------
4775
4776 The instructions in this category are the conversion instructions
4777 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4778 various bit conversions on the operand.
4779
4780 '``trunc .. to``' Instruction
4781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4782
4783 Syntax:
4784 """""""
4785
4786 ::
4787
4788       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4789
4790 Overview:
4791 """""""""
4792
4793 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4794
4795 Arguments:
4796 """"""""""
4797
4798 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4799 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4800 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4801 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4802 types are not allowed.
4803
4804 Semantics:
4805 """"""""""
4806
4807 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4808 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4809 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4810 It will always truncate bits.
4811
4812 Example:
4813 """"""""
4814
4815 .. code-block:: llvm
4816
4817       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4818       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4819       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4820       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4821
4822 '``zext .. to``' Instruction
4823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4824
4825 Syntax:
4826 """""""
4827
4828 ::
4829
4830       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4831
4832 Overview:
4833 """""""""
4834
4835 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4836
4837 Arguments:
4838 """"""""""
4839
4840 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4841 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4842 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4843 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4844
4845 Semantics:
4846 """"""""""
4847
4848 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4849 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4850
4851 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4852
4853 Example:
4854 """"""""
4855
4856 .. code-block:: llvm
4857
4858       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4859       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4860       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4861
4862 '``sext .. to``' Instruction
4863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4864
4865 Syntax:
4866 """""""
4867
4868 ::
4869
4870       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4871
4872 Overview:
4873 """""""""
4874
4875 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4876
4877 Arguments:
4878 """"""""""
4879
4880 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4881 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4882 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4883 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4884
4885 Semantics:
4886 """"""""""
4887
4888 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4889 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4890 of the type ``ty2``.
4891
4892 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4893
4894 Example:
4895 """"""""
4896
4897 .. code-block:: llvm
4898
4899       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4900       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4901       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4902
4903 '``fptrunc .. to``' Instruction
4904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4905
4906 Syntax:
4907 """""""
4908
4909 ::
4910
4911       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4912
4913 Overview:
4914 """""""""
4915
4916 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4917
4918 Arguments:
4919 """"""""""
4920
4921 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4922 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4923 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4924 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4925
4926 Semantics:
4927 """"""""""
4928
4929 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4930 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4931 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4932 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4933
4934 Example:
4935 """"""""
4936
4937 .. code-block:: llvm
4938
4939       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
4940       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
4941
4942 '``fpext .. to``' Instruction
4943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4944
4945 Syntax:
4946 """""""
4947
4948 ::
4949
4950       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4951
4952 Overview:
4953 """""""""
4954
4955 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
4956 point value.
4957
4958 Arguments:
4959 """"""""""
4960
4961 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4962 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
4963 to. The source type must be smaller than the destination type.
4964
4965 Semantics:
4966 """"""""""
4967
4968 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
4969 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
4970 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
4971 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
4972 *no-op cast* for a floating point cast.
4973
4974 Example:
4975 """"""""
4976
4977 .. code-block:: llvm
4978
4979       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
4980       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
4981
4982 '``fptoui .. to``' Instruction
4983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4984
4985 Syntax:
4986 """""""
4987
4988 ::
4989
4990       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4991
4992 Overview:
4993 """""""""
4994
4995 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
4996 integer equivalent of type ``ty2``.
4997
4998 Arguments:
4999 """"""""""
5000
5001 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5002 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5003 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5004 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5005 type with the same number of elements as ``ty``
5006
5007 Semantics:
5008 """"""""""
5009
5010 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5011 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5012 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5013 are undefined.
5014
5015 Example:
5016 """"""""
5017
5018 .. code-block:: llvm
5019
5020       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5021       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5022       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5023
5024 '``fptosi .. to``' Instruction
5025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5026
5027 Syntax:
5028 """""""
5029
5030 ::
5031
5032       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5033
5034 Overview:
5035 """""""""
5036
5037 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5038 ``value`` to type ``ty2``.
5039
5040 Arguments:
5041 """"""""""
5042
5043 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5044 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5045 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5046 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5047 type with the same number of elements as ``ty``
5048
5049 Semantics:
5050 """"""""""
5051
5052 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5053 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5054 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5055 are undefined.
5056
5057 Example:
5058 """"""""
5059
5060 .. code-block:: llvm
5061
5062       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5063       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5064       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5065
5066 '``uitofp .. to``' Instruction
5067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5068
5069 Syntax:
5070 """""""
5071
5072 ::
5073
5074       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5075
5076 Overview:
5077 """""""""
5078
5079 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5080 and converts that value to the ``ty2`` type.
5081
5082 Arguments:
5083 """"""""""
5084
5085 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5086 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5087 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5088 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5089 type with the same number of elements as ``ty``
5090
5091 Semantics:
5092 """"""""""
5093
5094 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5095 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5096 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5097 are undefined.
5098
5099 Example:
5100 """"""""
5101
5102 .. code-block:: llvm
5103
5104       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5105       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5106
5107 '``sitofp .. to``' Instruction
5108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5109
5110 Syntax:
5111 """""""
5112
5113 ::
5114
5115       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5116
5117 Overview:
5118 """""""""
5119
5120 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5121 converts that value to the ``ty2`` type.
5122
5123 Arguments:
5124 """"""""""
5125
5126 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5127 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5128 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5129 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5130 type with the same number of elements as ``ty``
5131
5132 Semantics:
5133 """"""""""
5134
5135 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5136 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5137 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5138 undefined.
5139
5140 Example:
5141 """"""""
5142
5143 .. code-block:: llvm
5144
5145       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5146       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5147
5148 .. _i_ptrtoint:
5149
5150 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5152
5153 Syntax:
5154 """""""
5155
5156 ::
5157
5158       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5159
5160 Overview:
5161 """""""""
5162
5163 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5164 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5165
5166 Arguments:
5167 """"""""""
5168
5169 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5170 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5171 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5172 a vector of integers type.
5173
5174 Semantics:
5175 """"""""""
5176
5177 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5178 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5179 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5180 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5181 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5182 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5183 change.
5184
5185 Example:
5186 """"""""
5187
5188 .. code-block:: llvm
5189
5190       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5191       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5192       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5193
5194 .. _i_inttoptr:
5195
5196 '``inttoptr .. to``' Instruction
5197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5198
5199 Syntax:
5200 """""""
5201
5202 ::
5203
5204       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5205
5206 Overview:
5207 """""""""
5208
5209 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5210 pointer type, ``ty2``.
5211
5212 Arguments:
5213 """"""""""
5214
5215 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5216 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5217 type.
5218
5219 Semantics:
5220 """"""""""
5221
5222 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5223 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5224 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5225 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5226 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5227 nothing is done (*no-op cast*).
5228
5229 Example:
5230 """"""""
5231
5232 .. code-block:: llvm
5233
5234       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5235       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5236       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5237       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5238
5239 .. _i_bitcast:
5240
5241 '``bitcast .. to``' Instruction
5242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5243
5244 Syntax:
5245 """""""
5246
5247 ::
5248
5249       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5250
5251 Overview:
5252 """""""""
5253
5254 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5255 changing any bits.
5256
5257 Arguments:
5258 """"""""""
5259
5260 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5261 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5262 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5263 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5264 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5265 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5266 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5267 size).
5268
5269 Semantics:
5270 """"""""""
5271
5272 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5273 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5274 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5275 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5276 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5277 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5278 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5279 first.
5280
5281 Example:
5282 """"""""
5283
5284 .. code-block:: llvm
5285
5286       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5287       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5288       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5289       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5290
5291 .. _otherops:
5292
5293 Other Operations
5294 ----------------
5295
5296 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5297 which defy better classification.
5298
5299 .. _i_icmp:
5300
5301 '``icmp``' Instruction
5302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5303
5304 Syntax:
5305 """""""
5306
5307 ::
5308
5309       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5310
5311 Overview:
5312 """""""""
5313
5314 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5315 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5316 pointer, or pointer vector operands.
5317
5318 Arguments:
5319 """"""""""
5320
5321 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5322 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5323 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5324
5325 #. ``eq``: equal
5326 #. ``ne``: not equal
5327 #. ``ugt``: unsigned greater than
5328 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5329 #. ``ult``: unsigned less than
5330 #. ``ule``: unsigned less or equal
5331 #. ``sgt``: signed greater than
5332 #. ``sge``: signed greater or equal
5333 #. ``slt``: signed less than
5334 #. ``sle``: signed less or equal
5335
5336 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5337 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5338 must also be identical types.
5339
5340 Semantics:
5341 """"""""""
5342
5343 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5344 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5345 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5346
5347 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5348    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5349 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5350    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5351 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5352    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5353 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5354    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5355 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5356    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5357 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5358    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5359 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5360    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5361 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5362    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5363 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5364    if ``op1`` is less than ``op2``.
5365 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5366    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5367
5368 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5369 are compared as if they were integers.
5370
5371 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5372 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5373 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5374
5375 Example:
5376 """"""""
5377
5378 .. code-block:: llvm
5379
5380       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5381       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5382       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5383       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5384       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5385       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5386
5387 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5388 ``icmp`` instruction.
5389
5390 .. _i_fcmp:
5391
5392 '``fcmp``' Instruction
5393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5394
5395 Syntax:
5396 """""""
5397
5398 ::
5399
5400       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5401
5402 Overview:
5403 """""""""
5404
5405 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5406 values based on comparison of its operands.
5407
5408 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5409 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5410
5411 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5412 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5413 compared.
5414
5415 Arguments:
5416 """"""""""
5417
5418 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5419 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5420 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5421
5422 #. ``false``: no comparison, always returns false
5423 #. ``oeq``: ordered and equal
5424 #. ``ogt``: ordered and greater than
5425 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5426 #. ``olt``: ordered and less than
5427 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5428 #. ``one``: ordered and not equal
5429 #. ``ord``: ordered (no nans)
5430 #. ``ueq``: unordered or equal
5431 #. ``ugt``: unordered or greater than
5432 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5433 #. ``ult``: unordered or less than
5434 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5435 #. ``une``: unordered or not equal
5436 #. ``uno``: unordered (either nans)
5437 #. ``true``: no comparison, always returns true
5438
5439 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5440 that either operand may be a QNAN.
5441
5442 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5443 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5444 type. They must have identical types.
5445
5446 Semantics:
5447 """"""""""
5448
5449 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5450 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5451 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5452 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5453
5454 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5455 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5456    is equal to ``op2``.
5457 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5458    is greater than ``op2``.
5459 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5460    is greater than or equal to ``op2``.
5461 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5462    is less than ``op2``.
5463 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5464    is less than or equal to ``op2``.
5465 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5466    is not equal to ``op2``.
5467 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5468 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5469    equal to ``op2``.
5470 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5471    greater than ``op2``.
5472 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5473    greater than or equal to ``op2``.
5474 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5475    less than ``op2``.
5476 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5477    less than or equal to ``op2``.
5478 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5479    not equal to ``op2``.
5480 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5481 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5482
5483 Example:
5484 """"""""
5485
5486 .. code-block:: llvm
5487
5488       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5489       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5490       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5491       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5492
5493 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5494 ``fcmp`` instruction.
5495
5496 .. _i_phi:
5497
5498 '``phi``' Instruction
5499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5500
5501 Syntax:
5502 """""""
5503
5504 ::
5505
5506       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5507
5508 Overview:
5509 """""""""
5510
5511 The '``phi``' instruction is used to implement the φ node in the SSA
5512 graph representing the function.
5513
5514 Arguments:
5515 """"""""""
5516
5517 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5518 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5519 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5520 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5521 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5522 label arguments.
5523
5524 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5525 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5526 block.
5527
5528 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5529 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5530 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5531 instruction's return value on the same edge).
5532
5533 Semantics:
5534 """"""""""
5535
5536 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5537 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5538 executed just prior to the current block.
5539
5540 Example:
5541 """"""""
5542
5543 .. code-block:: llvm
5544
5545     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5546       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5547       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5548       br label %Loop
5549
5550 .. _i_select:
5551
5552 '``select``' Instruction
5553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5554
5555 Syntax:
5556 """""""
5557
5558 ::
5559
5560       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5561
5562       selty is either i1 or {<N x i1>}
5563
5564 Overview:
5565 """""""""
5566
5567 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5568 condition, without branching.
5569
5570 Arguments:
5571 """"""""""
5572
5573 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5574 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5575 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5576 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5577 elements.
5578
5579 Semantics:
5580 """"""""""
5581
5582 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5583 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5584 argument.
5585
5586 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5587 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5588
5589 Example:
5590 """"""""
5591
5592 .. code-block:: llvm
5593
5594       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5595
5596 .. _i_call:
5597
5598 '``call``' Instruction
5599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5600
5601 Syntax:
5602 """""""
5603
5604 ::
5605
5606       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5607
5608 Overview:
5609 """""""""
5610
5611 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5612
5613 Arguments:
5614 """"""""""
5615
5616 This instruction requires several arguments:
5617
5618 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5619    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5620    be marked "tail" even if they do not occur before a
5621    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5622    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5623    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5624    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5625    automatic `sibling call
5626    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5627    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5628    when the following extra requirements are met:
5629
5630    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5631    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5632       uses value of call or is void).
5633    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5634       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5635    -  `Platform specific constraints are
5636       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5637
5638 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5639    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5640    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5641    calling convention of the call must match the calling convention of
5642    the target function, or else the behavior is undefined.
5643 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5644    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5645    are valid here.
5646 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5647    type of the return value. Functions that return no value are marked
5648    ``void``.
5649 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5650    being invoked. The argument types must match the types implied by
5651    this signature. This type can be omitted if the function is not
5652    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5653    function.
5654 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5655    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5656    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5657    to function value.
5658 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5659    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5660    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5661    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5662    extra arguments can be specified.
5663 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5664    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5665    attributes are valid here.
5666
5667 Semantics:
5668 """"""""""
5669
5670 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5671 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5672 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5673 flow continues with the instruction after the function call, and the
5674 return value of the function is bound to the result argument.
5675
5676 Example:
5677 """"""""
5678
5679 .. code-block:: llvm
5680
5681       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5682       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5683       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5684       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5685       call void %foo(i8 97 signext)
5686
5687       %struct.A = type { i32, i8 }
5688       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5689       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5690       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5691       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5692       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5693
5694 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5695 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5696 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5697 This is something we'd like to change in the future to provide better
5698 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5699
5700 .. _i_va_arg:
5701
5702 '``va_arg``' Instruction
5703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5704
5705 Syntax:
5706 """""""
5707
5708 ::
5709
5710       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5711
5712 Overview:
5713 """""""""
5714
5715 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5716 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5717 the ``va_arg`` macro in C.
5718
5719 Arguments:
5720 """"""""""
5721
5722 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5723 argument. It returns a value of the specified argument type and
5724 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5725 type of ``va_list`` is target specific.
5726
5727 Semantics:
5728 """"""""""
5729
5730 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5731 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5732 the next argument. For more information, see the variable argument
5733 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5734
5735 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5736 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5737 function.
5738
5739 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5740 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5741
5742 Example:
5743 """"""""
5744
5745 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5746
5747 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5748 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5749 types on any target.
5750
5751 .. _i_landingpad:
5752
5753 '``landingpad``' Instruction
5754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5755
5756 Syntax:
5757 """""""
5758
5759 ::
5760
5761       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5762       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5763
5764       <clause> := catch <type> <value>
5765       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5766
5767 Overview:
5768 """""""""
5769
5770 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5771 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5772 is a landing pad — one where the exception lands, and corresponds to the
5773 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5774 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5775 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5776
5777 Arguments:
5778 """"""""""
5779
5780 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5781 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5782 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5783
5784 A ``clause`` begins with the clause type — ``catch`` or ``filter`` — and
5785 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5786 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5787 clause takes an array constant as its argument. Use
5788 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5789 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5790 the ``cleanup`` flag.
5791
5792 Semantics:
5793 """"""""""
5794
5795 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5796 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5797 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5798 calling conventions, how the personality function results are
5799 represented in LLVM IR is target specific.
5800
5801 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5802 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5803 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5804 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5805 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5806 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5807 unwinding continues further up the call stack.
5808
5809 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5810
5811 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5812    of an '``invoke``' instruction.
5813 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5814    first non-PHI instruction.
5815 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5816    pad block.
5817 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5818    '``landingpad``' instruction.
5819 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5820    personality function.
5821
5822 Example:
5823 """"""""
5824
5825 .. code-block:: llvm
5826
5827       ;; A landing pad which can catch an integer.
5828       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5829                catch i8** @_ZTIi
5830       ;; A landing pad that is a cleanup.
5831       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5832                cleanup
5833       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5834       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5835                catch i8** @_ZTIi
5836                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5837
5838 .. _intrinsics:
5839
5840 Intrinsic Functions
5841 ===================
5842
5843 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5844 have well known names and semantics and are required to follow certain
5845 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5846 for the LLVM language that does not require changing all of the
5847 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5848 reader/writer, the parser, etc...).
5849
5850 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5851 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5852 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5853 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5854 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5855 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5856 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5857 are added that they be documented here.
5858
5859 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5860 represents a family of functions that perform the same operation but on
5861 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5862 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5863 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5864 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5865 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5866 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5867 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5868 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5869 argument or the result.
5870
5871 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5872 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5873 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5874 whose type is matched against another type do not. For example, the
5875 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5876 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5877 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5878 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5879 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5880 type is matched against the return type, it does not require its own
5881 name suffix.
5882
5883 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5884 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5885
5886 .. _int_varargs:
5887
5888 Variable Argument Handling Intrinsics
5889 -------------------------------------
5890
5891 Variable argument support is defined in LLVM with the
5892 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5893 functions. These functions are related to the similarly named macros
5894 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5895
5896 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5897 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5898 does not define what this type is, so all transformations should be
5899 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5900
5901 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5902 variable argument handling intrinsic functions are used.
5903
5904 .. code-block:: llvm
5905
5906     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5907       ; Initialize variable argument processing
5908       %ap = alloca i8*
5909       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5910       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5911
5912       ; Read a single integer argument
5913       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5914
5915       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5916       %aq = alloca i8*
5917       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5918       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5919       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5920
5921       ; Stop processing of arguments.
5922       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5923       ret i32 %tmp
5924     }
5925
5926     declare void @llvm.va_start(i8*)
5927     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5928     declare void @llvm.va_end(i8*)
5929
5930 .. _int_va_start:
5931
5932 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5934
5935 Syntax:
5936 """""""
5937
5938 ::
5939
5940       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
5941
5942 Overview:
5943 """""""""
5944
5945 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
5946 subsequent use by ``va_arg``.
5947
5948 Arguments:
5949 """"""""""
5950
5951 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
5952
5953 Semantics:
5954 """"""""""
5955
5956 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
5957 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
5958 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
5959 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
5960 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
5961 to know the last argument of the function as the compiler can figure
5962 that out.
5963
5964 '``llvm.va_end``' Intrinsic
5965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5966
5967 Syntax:
5968 """""""
5969
5970 ::
5971
5972       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
5973
5974 Overview:
5975 """""""""
5976
5977 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
5978 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
5979
5980 Arguments:
5981 """"""""""
5982
5983 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
5984
5985 Semantics:
5986 """"""""""
5987
5988 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
5989 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
5990 element to which the argument points. Calls to
5991 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
5992 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
5993 ``llvm.va_end``.
5994
5995 .. _int_va_copy:
5996
5997 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
5998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5999
6000 Syntax:
6001 """""""
6002
6003 ::
6004
6005       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6006
6007 Overview:
6008 """""""""
6009
6010 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6011 from the source argument list to the destination argument list.
6012
6013 Arguments:
6014 """"""""""
6015
6016 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6017 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6018
6019 Semantics:
6020 """"""""""
6021
6022 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6023 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6024 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6025 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6026 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6027
6028 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6029 --------------------------------------
6030
6031 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6032 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6033 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6034 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6035 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6036 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6037 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6038 details, see `Accurate Garbage Collection with
6039 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6040
6041 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6042 address space (address space zero).
6043
6044 .. _int_gcroot:
6045
6046 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6048
6049 Syntax:
6050 """""""
6051
6052 ::
6053
6054       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6055
6056 Overview:
6057 """""""""
6058
6059 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6060 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6061
6062 Arguments:
6063 """"""""""
6064
6065 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6066 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6067 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6068 root.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6074 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6075 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6076 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6077 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6078
6079 .. _int_gcread:
6080
6081 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6083
6084 Syntax:
6085 """""""
6086
6087 ::
6088
6089       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6090
6091 Overview:
6092 """""""""
6093
6094 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6095 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6096 barriers.
6097
6098 Arguments:
6099 """"""""""
6100
6101 The second argument is the address to read from, which should be an
6102 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6103 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6104 runtime (otherwise null).
6105
6106 Semantics:
6107 """"""""""
6108
6109 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6110 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6111 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6112 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6113 algorithm <gc>`.
6114
6115 .. _int_gcwrite:
6116
6117 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6119
6120 Syntax:
6121 """""""
6122
6123 ::
6124
6125       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6126
6127 Overview:
6128 """""""""
6129
6130 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6131 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6132 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6133
6134 Arguments:
6135 """"""""""
6136
6137 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6138 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6139 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6140 object, Obj may be null.
6141
6142 Semantics:
6143 """"""""""
6144
6145 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6146 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6147 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6148 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6149 algorithm <gc>`.
6150
6151 Code Generator Intrinsics
6152 -------------------------
6153
6154 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6155 may only be implemented with code generator support.
6156
6157 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6159
6160 Syntax:
6161 """""""
6162
6163 ::
6164
6165       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6166
6167 Overview:
6168 """""""""
6169
6170 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6171 target-specific value indicating the return address of the current
6172 function or one of its callers.
6173
6174 Arguments:
6175 """"""""""
6176
6177 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6178 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6179 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6180 value.
6181
6182 Semantics:
6183 """"""""""
6184
6185 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6186 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6187 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6188 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6189 used for debugging purposes.
6190
6191 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6192 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6193 of the obvious source-language caller.
6194
6195 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6197
6198 Syntax:
6199 """""""
6200
6201 ::
6202
6203       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6204
6205 Overview:
6206 """""""""
6207
6208 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6209 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6210
6211 Arguments:
6212 """"""""""
6213
6214 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6215 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6216 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6217 value.
6218
6219 Semantics:
6220 """"""""""
6221
6222 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6223 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6224 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6225 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6226 used for debugging purposes.
6227
6228 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6229 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6230 of the obvious source-language caller.
6231
6232 .. _int_stacksave:
6233
6234 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6236
6237 Syntax:
6238 """""""
6239
6240 ::
6241
6242       declare i8* @llvm.stacksave()
6243
6244 Overview:
6245 """""""""
6246
6247 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6248 of the function stack, for use with
6249 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6250 implementing language features like scoped automatic variable sized
6251 arrays in C99.
6252
6253 Semantics:
6254 """"""""""
6255
6256 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6257 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6258 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6259 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6260 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6261 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6262 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6263
6264 .. _int_stackrestore:
6265
6266 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6268
6269 Syntax:
6270 """""""
6271
6272 ::
6273
6274       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6275
6276 Overview:
6277 """""""""
6278
6279 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6280 the function stack to the state it was in when the corresponding
6281 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6282 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6283 sized arrays in C99.
6284
6285 Semantics:
6286 """"""""""
6287
6288 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6289
6290 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6292
6293 Syntax:
6294 """""""
6295
6296 ::
6297
6298       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6299
6300 Overview:
6301 """""""""
6302
6303 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6304 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6305 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6306 its performance characteristics.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6312 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6313 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6314 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6315 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6316 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6317 arguments must be constant integers.
6318
6319 Semantics:
6320 """"""""""
6321
6322 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6323 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6324 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6325 the processor cache for better performance.
6326
6327 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6329
6330 Syntax:
6331 """""""
6332
6333 ::
6334
6335       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6336
6337 Overview:
6338 """""""""
6339
6340 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6341 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6342 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6343 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6344 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6345 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6346 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6347 allow correlations of simulation runs.
6348
6349 Arguments:
6350 """"""""""
6351
6352 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6353
6354 Semantics:
6355 """"""""""
6356
6357 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6358 that do not support this intrinsic may ignore it.
6359
6360 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6362
6363 Syntax:
6364 """""""
6365
6366 ::
6367
6368       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6369
6370 Overview:
6371 """""""""
6372
6373 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6374 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6375 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6376 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6377 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6378 timings.
6379
6380 Semantics:
6381 """"""""""
6382
6383 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6384 memory. Implementations are allowed to either return a application
6385 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6386 is lowered to a constant 0.
6387
6388 Standard C Library Intrinsics
6389 -----------------------------
6390
6391 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6392 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6393 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6394 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6395
6396 .. _int_memcpy:
6397
6398 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6400
6401 Syntax:
6402 """""""
6403
6404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6405 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6406 support all bit widths however.
6407
6408 ::
6409
6410       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6411                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6412       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6413                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6414
6415 Overview:
6416 """""""""
6417
6418 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6419 source location to the destination location.
6420
6421 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6422 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6423 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6424
6425 Arguments:
6426 """"""""""
6427
6428 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6429 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6430 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6431 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6432 boolean indicating a volatile access.
6433
6434 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6435 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6436 are aligned to that boundary.
6437
6438 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6439 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6440 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6441
6442 Semantics:
6443 """"""""""
6444
6445 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6446 source location to the destination location, which are not allowed to
6447 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6448 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6449 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6450
6451 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6453
6454 Syntax:
6455 """""""
6456
6457 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6458 bit width and for different address space. Not all targets support all
6459 bit widths however.
6460
6461 ::
6462
6463       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6464                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6465       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6466                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6467
6468 Overview:
6469 """""""""
6470
6471 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6472 source location to the destination location. It is similar to the
6473 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6474 overlap.
6475
6476 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6477 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6478 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6479
6480 Arguments:
6481 """"""""""
6482
6483 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6484 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6485 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6486 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6487 boolean indicating a volatile access.
6488
6489 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6490 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6491 aligned to that boundary.
6492
6493 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6494 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6495 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6496
6497 Semantics:
6498 """"""""""
6499
6500 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6501 source location to the destination location, which may overlap. It
6502 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6503 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6504 otherwise it should be set to 0 or 1.
6505
6506 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6508
6509 Syntax:
6510 """""""
6511
6512 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6513 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6514 support all bit widths.
6515
6516 ::
6517
6518       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6519                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6520       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6521                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6522
6523 Overview:
6524 """""""""
6525
6526 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6527 particular byte value.
6528
6529 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6530 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6531 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6532
6533 Arguments:
6534 """"""""""
6535
6536 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6537 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6538 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6539 argument is the known alignment of the destination location.
6540
6541 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6542 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6543 that boundary.
6544
6545 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6546 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6547 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6548
6549 Semantics:
6550 """"""""""
6551
6552 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6553 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6554 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6555 it should be set to 0 or 1.
6556
6557 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6559
6560 Syntax:
6561 """""""
6562
6563 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6564 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6565 all types however.
6566
6567 ::
6568
6569       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6570       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6571       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6572       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6573       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6574
6575 Overview:
6576 """""""""
6577
6578 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6579 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6580 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6581 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6582 because there is no need to worry about errno being set).
6583 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6584
6585 Arguments:
6586 """"""""""
6587
6588 The argument and return value are floating point numbers of the same
6589 type.
6590
6591 Semantics:
6592 """"""""""
6593
6594 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6595 nonnegative floating point number.
6596
6597 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6604 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6605 all types however.
6606
6607 ::
6608
6609       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6610       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6611       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6612       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6613       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6614
6615 Overview:
6616 """""""""
6617
6618 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6619 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6620 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6621 used, the second argument remains a scalar integer value.
6622
6623 Arguments:
6624 """"""""""
6625
6626 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6627 raise to that power.
6628
6629 Semantics:
6630 """"""""""
6631
6632 This function returns the first value raised to the second power with an
6633 unspecified sequence of rounding operations.
6634
6635 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6637
6638 Syntax:
6639 """""""
6640
6641 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6642 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6643 all types however.
6644
6645 ::
6646
6647       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6648       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6649       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6650       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6651       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6652
6653 Overview:
6654 """""""""
6655
6656 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6657
6658 Arguments:
6659 """"""""""
6660
6661 The argument and return value are floating point numbers of the same
6662 type.
6663
6664 Semantics:
6665 """"""""""
6666
6667 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6668 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6669 conditions in the same way.
6670
6671 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6673
6674 Syntax:
6675 """""""
6676
6677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6678 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6679 all types however.
6680
6681 ::
6682
6683       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6684       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6685       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6686       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6687       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6688
6689 Overview:
6690 """""""""
6691
6692 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6693
6694 Arguments:
6695 """"""""""
6696
6697 The argument and return value are floating point numbers of the same
6698 type.
6699
6700 Semantics:
6701 """"""""""
6702
6703 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6704 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6705 conditions in the same way.
6706
6707 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6708 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6709
6710 Syntax:
6711 """""""
6712
6713 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6714 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6715 all types however.
6716
6717 ::
6718
6719       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6720       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6721       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6722       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6723       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6724
6725 Overview:
6726 """""""""
6727
6728 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6729 specified (positive or negative) power.
6730
6731 Arguments:
6732 """"""""""
6733
6734 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6735 to raise to that power.
6736
6737 Semantics:
6738 """"""""""
6739
6740 This function returns the first value raised to the second power,
6741 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6742 handles error conditions in the same way.
6743
6744 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746
6747 Syntax:
6748 """""""
6749
6750 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6751 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6752 all types however.
6753
6754 ::
6755
6756       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6757       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6758       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6759       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6760       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6761
6762 Overview:
6763 """""""""
6764
6765 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6766
6767 Arguments:
6768 """"""""""
6769
6770 The argument and return value are floating point numbers of the same
6771 type.
6772
6773 Semantics:
6774 """"""""""
6775
6776 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6777 would, and handles error conditions in the same way.
6778
6779 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6781
6782 Syntax:
6783 """""""
6784
6785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6786 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6787 all types however.
6788
6789 ::
6790
6791       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6792       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6793       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6794       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6795       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6796
6797 Overview:
6798 """""""""
6799
6800 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6801
6802 Arguments:
6803 """"""""""
6804
6805 The argument and return value are floating point numbers of the same
6806 type.
6807
6808 Semantics:
6809 """"""""""
6810
6811 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6812 would, and handles error conditions in the same way.
6813
6814 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6816
6817 Syntax:
6818 """""""
6819
6820 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6821 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6822 all types however.
6823
6824 ::
6825
6826       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6827       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6828       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6829       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6830       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6831
6832 Overview:
6833 """""""""
6834
6835 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6836
6837 Arguments:
6838 """"""""""
6839
6840 The argument and return value are floating point numbers of the same
6841 type.
6842
6843 Semantics:
6844 """"""""""
6845
6846 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6847 would, and handles error conditions in the same way.
6848
6849 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6851
6852 Syntax:
6853 """""""
6854
6855 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6856 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6857 all types however.
6858
6859 ::
6860
6861       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6862       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6863       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6864       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6865       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6866
6867 Overview:
6868 """""""""
6869
6870 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6871
6872 Arguments:
6873 """"""""""
6874
6875 The argument and return value are floating point numbers of the same
6876 type.
6877
6878 Semantics:
6879 """"""""""
6880
6881 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6882 would, and handles error conditions in the same way.
6883
6884 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6886
6887 Syntax:
6888 """""""
6889
6890 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6891 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6892 all types however.
6893
6894 ::
6895
6896       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6897       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6898       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6899       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6900       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6901
6902 Overview:
6903 """""""""
6904
6905 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6906
6907 Arguments:
6908 """"""""""
6909
6910 The argument and return value are floating point numbers of the same
6911 type.
6912
6913 Semantics:
6914 """"""""""
6915
6916 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6917 would, and handles error conditions in the same way.
6918
6919 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6921
6922 Syntax:
6923 """""""
6924
6925 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6926 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6927 all types however.
6928
6929 ::
6930
6931       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6932       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6933       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6934       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6935       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6936
6937 Overview:
6938 """""""""
6939
6940 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
6941 operation.
6942
6943 Arguments:
6944 """"""""""
6945
6946 The argument and return value are floating point numbers of the same
6947 type.
6948
6949 Semantics:
6950 """"""""""
6951
6952 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
6953 would.
6954
6955 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
6956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6957
6958 Syntax:
6959 """""""
6960
6961 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
6962 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6963 all types however.
6964
6965 ::
6966
6967       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
6968       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
6969       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
6970       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
6971       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6972
6973 Overview:
6974 """""""""
6975
6976 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
6977 operand.
6978
6979 Arguments:
6980 """"""""""
6981
6982 The argument and return value are floating point numbers of the same
6983 type.
6984
6985 Semantics:
6986 """"""""""
6987
6988 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
6989 would, and handles error conditions in the same way.
6990
6991 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
6992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6993
6994 Syntax:
6995 """""""
6996
6997 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
6998 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6999 all types however.
7000
7001 ::
7002
7003       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7004       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7005       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7006       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7007       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7008
7009 Overview:
7010 """""""""
7011
7012 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7013
7014 Arguments:
7015 """"""""""
7016
7017 The argument and return value are floating point numbers of the same
7018 type.
7019
7020 Semantics:
7021 """"""""""
7022
7023 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7024 would, and handles error conditions in the same way.
7025
7026 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7028
7029 Syntax:
7030 """""""
7031
7032 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7033 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7034 all types however.
7035
7036 ::
7037
7038       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7039       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7040       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7041       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7042       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7043
7044 Overview:
7045 """""""""
7046
7047 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7048
7049 Arguments:
7050 """"""""""
7051
7052 The argument and return value are floating point numbers of the same
7053 type.
7054
7055 Semantics:
7056 """"""""""
7057
7058 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7059 would, and handles error conditions in the same way.
7060
7061 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7063
7064 Syntax:
7065 """""""
7066
7067 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7068 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7069 all types however.
7070
7071 ::
7072
7073       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7074       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7075       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7076       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7077       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7078
7079 Overview:
7080 """""""""
7081
7082 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7083 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7084
7085 Arguments:
7086 """"""""""
7087
7088 The argument and return value are floating point numbers of the same
7089 type.
7090
7091 Semantics:
7092 """"""""""
7093
7094 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7095 would, and handles error conditions in the same way.
7096
7097 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7099
7100 Syntax:
7101 """""""
7102
7103 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7104 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7105 all types however.
7106
7107 ::
7108
7109       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7110       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7111       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7112       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7113       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7114
7115 Overview:
7116 """""""""
7117
7118 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7119 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7120 operand isn't an integer.
7121
7122 Arguments:
7123 """"""""""
7124
7125 The argument and return value are floating point numbers of the same
7126 type.
7127
7128 Semantics:
7129 """"""""""
7130
7131 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7132 would, and handles error conditions in the same way.
7133
7134 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7136
7137 Syntax:
7138 """""""
7139
7140 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7141 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7142 all types however.
7143
7144 ::
7145
7146       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7147       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7148       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7149       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7150       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7151
7152 Overview:
7153 """""""""
7154
7155 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7156 nearest integer.
7157
7158 Arguments:
7159 """"""""""
7160
7161 The argument and return value are floating point numbers of the same
7162 type.
7163
7164 Semantics:
7165 """"""""""
7166
7167 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7168 functions would, and handles error conditions in the same way.
7169
7170 Bit Manipulation Intrinsics
7171 ---------------------------
7172
7173 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7174 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7175
7176 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7178
7179 Syntax:
7180 """""""
7181
7182 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7183 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7184
7185 ::
7186
7187       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7188       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7189       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7190
7191 Overview:
7192 """""""""
7193
7194 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7195 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7196 These are useful for performing operations on data that is not in the
7197 target's native byte order.
7198
7199 Semantics:
7200 """"""""""
7201
7202 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7203 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7204 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7205 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7206 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7207 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7208 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7209 respectively).
7210
7211 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7213
7214 Syntax:
7215 """""""
7216
7217 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7218 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7219 support all bit widths or vector types, however.
7220
7221 ::
7222
7223       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7224       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7225       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7226       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7227       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7228       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7229
7230 Overview:
7231 """""""""
7232
7233 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7234 in a value.
7235
7236 Arguments:
7237 """"""""""
7238
7239 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7240 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7241 match the argument type.
7242
7243 Semantics:
7244 """"""""""
7245
7246 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7247 each element of a vector.
7248
7249 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7251
7252 Syntax:
7253 """""""
7254
7255 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7256 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7257 targets support all bit widths or vector types, however.
7258
7259 ::
7260
7261       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7262       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7263       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7264       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7265       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7266       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7267
7268 Overview:
7269 """""""""
7270
7271 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7272 leading zeros in a variable.
7273
7274 Arguments:
7275 """"""""""
7276
7277 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7278 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7279 type must match the first argument type.
7280
7281 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7282 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7283 defined result. Historically some architectures did not provide a
7284 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7285 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7286
7287 Semantics:
7288 """"""""""
7289
7290 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7291 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7292 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7293 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7294 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7295
7296 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7298
7299 Syntax:
7300 """""""
7301
7302 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7303 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7304 support all bit widths or vector types, however.
7305
7306 ::
7307
7308       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7309       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7310       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7311       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7312       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7313       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7314
7315 Overview:
7316 """""""""
7317
7318 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7319 trailing zeros.
7320
7321 Arguments:
7322 """"""""""
7323
7324 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7325 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7326 type must match the first argument type.
7327
7328 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7329 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7330 defined result. Historically some architectures did not provide a
7331 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7332 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7333
7334 Semantics:
7335 """"""""""
7336
7337 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7338 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7339 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7340 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7341 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7342
7343 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7344 -----------------------------------
7345
7346 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7347
7348 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7350
7351 Syntax:
7352 """""""
7353
7354 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7355 on any integer bit width.
7356
7357 ::
7358
7359       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7360       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7361       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7367 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7368 occurred during the signed summation.
7369
7370 Arguments:
7371 """"""""""
7372
7373 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7374 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7375 bit width. The second element of the result structure must be of type
7376 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7377 addition.
7378
7379 Semantics:
7380 """"""""""
7381
7382 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7383 a signed addition of the two variables. They return a structure — the
7384 first element of which is the signed summation, and the second element
7385 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7386 overflow.
7387
7388 Examples:
7389 """""""""
7390
7391 .. code-block:: llvm
7392
7393       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7394       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7395       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7396       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7397
7398 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7400
7401 Syntax:
7402 """""""
7403
7404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7405 on any integer bit width.
7406
7407 ::
7408
7409       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7410       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7411       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7412
7413 Overview:
7414 """""""""
7415
7416 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7417 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7418 occurred during the unsigned summation.
7419
7420 Arguments:
7421 """"""""""
7422
7423 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7424 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7425 bit width. The second element of the result structure must be of type
7426 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7427 addition.
7428
7429 Semantics:
7430 """"""""""
7431
7432 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7433 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure — the
7434 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7435 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7436
7437 Examples:
7438 """""""""
7439
7440 .. code-block:: llvm
7441
7442       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7443       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7444       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7445       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7446
7447 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7449
7450 Syntax:
7451 """""""
7452
7453 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7454 on any integer bit width.
7455
7456 ::
7457
7458       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7459       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7460       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7461
7462 Overview:
7463 """""""""
7464
7465 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7466 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7467 overflow occurred during the signed subtraction.
7468
7469 Arguments:
7470 """"""""""
7471
7472 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7473 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7474 bit width. The second element of the result structure must be of type
7475 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7476 subtraction.
7477
7478 Semantics:
7479 """"""""""
7480
7481 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7482 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure — the
7483 first element of which is the subtraction, and the second element of
7484 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7485 overflow.
7486
7487 Examples:
7488 """""""""
7489
7490 .. code-block:: llvm
7491
7492       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7493       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7494       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7495       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7496
7497 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7499
7500 Syntax:
7501 """""""
7502
7503 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7504 on any integer bit width.
7505
7506 ::
7507
7508       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7509       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7510       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7511
7512 Overview:
7513 """""""""
7514
7515 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7516 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7517 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7518
7519 Arguments:
7520 """"""""""
7521
7522 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7523 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7524 bit width. The second element of the result structure must be of type
7525 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7526 subtraction.
7527
7528 Semantics:
7529 """"""""""
7530
7531 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7532 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure —
7533 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7534 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7535 overflow.
7536
7537 Examples:
7538 """""""""
7539
7540 .. code-block:: llvm
7541
7542       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7543       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7544       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7545       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7546
7547 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7549
7550 Syntax:
7551 """""""
7552
7553 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7554 on any integer bit width.
7555
7556 ::
7557
7558       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7559       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7560       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7561
7562 Overview:
7563 """""""""
7564
7565 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7566 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7567 overflow occurred during the signed multiplication.
7568
7569 Arguments:
7570 """"""""""
7571
7572 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7573 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7574 bit width. The second element of the result structure must be of type
7575 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7576 multiplication.
7577
7578 Semantics:
7579 """"""""""
7580
7581 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7582 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure —
7583 the first element of which is the multiplication, and the second element
7584 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7585 overflow.
7586
7587 Examples:
7588 """""""""
7589
7590 .. code-block:: llvm
7591
7592       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7593       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7594       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7595       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7596
7597 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7599
7600 Syntax:
7601 """""""
7602
7603 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7604 on any integer bit width.
7605
7606 ::
7607
7608       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7609       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7610       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7611
7612 Overview:
7613 """""""""
7614
7615 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7616 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7617 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7618
7619 Arguments:
7620 """"""""""
7621
7622 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7623 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7624 bit width. The second element of the result structure must be of type
7625 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7626 multiplication.
7627
7628 Semantics:
7629 """"""""""
7630
7631 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7632 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7633 — the first element of which is the multiplication, and the second
7634 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7635 resulted in an overflow.
7636
7637 Examples:
7638 """""""""
7639
7640 .. code-block:: llvm
7641
7642       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7643       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7644       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7645       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7646
7647 Specialised Arithmetic Intrinsics
7648 ---------------------------------
7649
7650 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7652
7653 Syntax:
7654 """""""
7655
7656 ::
7657
7658       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7659       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7660
7661 Overview:
7662 """""""""
7663
7664 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7665 expressions that can be fused if the code generator determines that the
7666 fused expression would be legal and efficient.
7667
7668 Arguments:
7669 """"""""""
7670
7671 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7672 multiplicands, a and b, and an addend c.
7673
7674 Semantics:
7675 """"""""""
7676
7677 The expression:
7678
7679 ::
7680
7681       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7682
7683 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7684 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7685 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7686 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7687 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7688
7689 Examples:
7690 """""""""
7691
7692 .. code-block:: llvm
7693
7694       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7695
7696 Half Precision Floating Point Intrinsics
7697 ----------------------------------------
7698
7699 For most target platforms, half precision floating point is a
7700 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7701 but does not support computation in the format.
7702
7703 This means that code must first load the half-precision floating point
7704 value as an i16, then convert it to float with
7705 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7706 then be performed on the float value (including extending to double
7707 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7708 if needed, then converted to i16 with
7709 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7710 i16 value.
7711
7712 .. _int_convert_to_fp16:
7713
7714 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7716
7717 Syntax:
7718 """""""
7719
7720 ::
7721
7722       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7723
7724 Overview:
7725 """""""""
7726
7727 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7728 from single precision floating point format to half precision floating
7729 point format.
7730
7731 Arguments:
7732 """"""""""
7733
7734 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7735 converted.
7736
7737 Semantics:
7738 """"""""""
7739
7740 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7741 from single precision floating point format to half precision floating
7742 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7743 converted number.
7744
7745 Examples:
7746 """""""""
7747
7748 .. code-block:: llvm
7749
7750       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7751       store i16 %res, i16* @x, align 2
7752
7753 .. _int_convert_from_fp16:
7754
7755 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7757
7758 Syntax:
7759 """""""
7760
7761 ::
7762
7763       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7764
7765 Overview:
7766 """""""""
7767
7768 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7769 conversion from half precision floating point format to single precision
7770 floating point format.
7771
7772 Arguments:
7773 """"""""""
7774
7775 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7776 converted.
7777
7778 Semantics:
7779 """"""""""
7780
7781 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7782 conversion from half single precision floating point format to single
7783 precision floating point format. The input half-float value is
7784 represented by an ``i16`` value.
7785
7786 Examples:
7787 """""""""
7788
7789 .. code-block:: llvm
7790
7791       %a = load i16* @x, align 2
7792       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7793
7794 Debugger Intrinsics
7795 -------------------
7796
7797 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7798 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7799 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7800 document.
7801
7802 Exception Handling Intrinsics
7803 -----------------------------
7804
7805 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7806 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7807 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7808
7809 .. _int_trampoline:
7810
7811 Trampoline Intrinsics
7812 ---------------------
7813
7814 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7815 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7816 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7817 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7818 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7819 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7820 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7821 extension.
7822
7823 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7824 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7825 It can be created as follows:
7826
7827 .. code-block:: llvm
7828
7829       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7830       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7831       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7832       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7833       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7834
7835 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7836 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7837
7838 .. _int_it:
7839
7840 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7842
7843 Syntax:
7844 """""""
7845
7846 ::
7847
7848       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7849
7850 Overview:
7851 """""""""
7852
7853 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7854 turning it into a trampoline.
7855
7856 Arguments:
7857 """"""""""
7858
7859 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7860 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7861 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7862 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7863 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7864 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7865 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7866 bitcast to an ``i8*``.
7867
7868 Semantics:
7869 """"""""""
7870
7871 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7872 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7873 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7874 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7875 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7876 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7877 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7878 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7879 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7880 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7881 modified, then the effect of any later call to the returned function
7882 pointer is undefined.
7883
7884 .. _int_at:
7885
7886 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7888
7889 Syntax:
7890 """""""
7891
7892 ::
7893
7894       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7895
7896 Overview:
7897 """""""""
7898
7899 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7900 a trampoline (passed as ``tramp``).
7901
7902 Arguments:
7903 """"""""""
7904
7905 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7906 code filled in by a previous call to
7907 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7908
7909 Semantics:
7910 """"""""""
7911
7912 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7913 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7914 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7915 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7916 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7917
7918 Memory Use Markers
7919 ------------------
7920
7921 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7922 memory objects and ranges where variables are immutable.
7923
7924 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7926
7927 Syntax:
7928 """""""
7929
7930 ::
7931
7932       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7933
7934 Overview:
7935 """""""""
7936
7937 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
7938 object's lifetime.
7939
7940 Arguments:
7941 """"""""""
7942
7943 The first argument is a constant integer representing the size of the
7944 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7945 to the object.
7946
7947 Semantics:
7948 """"""""""
7949
7950 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
7951 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
7952 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
7953 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
7954
7955 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
7956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7957
7958 Syntax:
7959 """""""
7960
7961 ::
7962
7963       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7964
7965 Overview:
7966 """""""""
7967
7968 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
7969 object's lifetime.
7970
7971 Arguments:
7972 """"""""""
7973
7974 The first argument is a constant integer representing the size of the
7975 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7976 to the object.
7977
7978 Semantics:
7979 """"""""""
7980
7981 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
7982 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
7983 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
7984 object following this intrinsic may be removed as dead.
7985
7986 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
7987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7988
7989 Syntax:
7990 """""""
7991
7992 ::
7993
7994       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7995
7996 Overview:
7997 """""""""
7998
7999 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8000 a memory object will not change.
8001
8002 Arguments:
8003 """"""""""
8004
8005 The first argument is a constant integer representing the size of the
8006 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8007 to the object.
8008
8009 Semantics:
8010 """"""""""
8011
8012 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8013 the return value, the referenced memory location is constant and
8014 unchanging.
8015
8016 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8018
8019 Syntax:
8020 """""""
8021
8022 ::
8023
8024       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8025
8026 Overview:
8027 """""""""
8028
8029 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8030 memory object are mutable.
8031
8032 Arguments:
8033 """"""""""
8034
8035 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8036 The second argument is a constant integer representing the size of the
8037 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8038 pointer to the object.
8039
8040 Semantics:
8041 """"""""""
8042
8043 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8044
8045 General Intrinsics
8046 ------------------
8047
8048 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8049 purpose.
8050
8051 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8053
8054 Syntax:
8055 """""""
8056
8057 ::
8058
8059       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8060
8061 Overview:
8062 """""""""
8063
8064 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8065
8066 Arguments:
8067 """"""""""
8068
8069 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8070 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8071 source file name, and the last argument is the line number.
8072
8073 Semantics:
8074 """"""""""
8075
8076 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8077 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8078 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8079 ignored by code generation and optimization.
8080
8081 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8083
8084 Syntax:
8085 """""""
8086
8087 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8088 any integer bit width.
8089
8090 ::
8091
8092       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8093       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8094       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8095       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8096       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8097
8098 Overview:
8099 """""""""
8100
8101 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8102
8103 Arguments:
8104 """"""""""
8105
8106 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8107 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8108 global string which is the source file name, and the last argument is
8109 the line number. It returns the value of the first argument.
8110
8111 Semantics:
8112 """"""""""
8113
8114 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8115 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8116 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8117 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8118
8119 '``llvm.trap``' Intrinsic
8120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8121
8122 Syntax:
8123 """""""
8124
8125 ::
8126
8127       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8128
8129 Overview:
8130 """""""""
8131
8132 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8133
8134 Arguments:
8135 """"""""""
8136
8137 None.
8138
8139 Semantics:
8140 """"""""""
8141
8142 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8143 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8144 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8145
8146 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8148
8149 Syntax:
8150 """""""
8151
8152 ::
8153
8154       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8155
8156 Overview:
8157 """""""""
8158
8159 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8160
8161 Arguments:
8162 """"""""""
8163
8164 None.
8165
8166 Semantics:
8167 """"""""""
8168
8169 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8170 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8171 debugger.
8172
8173 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8175
8176 Syntax:
8177 """""""
8178
8179 ::
8180
8181       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8182
8183 Overview:
8184 """""""""
8185
8186 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8187 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8188 is placed on the stack before local variables.
8189
8190 Arguments:
8191 """"""""""
8192
8193 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8194 The first argument is the value loaded from the stack guard
8195 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8196 enough space to hold the value of the guard.
8197
8198 Semantics:
8199 """"""""""
8200
8201 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8202 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8203 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8204 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8205 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8206 they are different, then the program aborts by calling the
8207 ``__stack_chk_fail()`` function.
8208
8209 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8211
8212 Syntax:
8213 """""""
8214
8215 ::
8216
8217       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8218       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8219
8220 Overview:
8221 """""""""
8222
8223 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8224 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8225 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8226 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8227 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8228 other object.
8229
8230 Arguments:
8231 """"""""""
8232
8233 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8234 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8235 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8236 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8237 only accepts constants.
8238
8239 Semantics:
8240 """"""""""
8241
8242 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8243 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8244 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8245 on the ``min`` argument).
8246
8247 '``llvm.expect``' Intrinsic
8248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8249
8250 Syntax:
8251 """""""
8252
8253 ::
8254
8255       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8256       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8257
8258 Overview:
8259 """""""""
8260
8261 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8262 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8263
8264 Arguments:
8265 """"""""""
8266
8267 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8268 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8269 constant value, variables are not allowed.
8270
8271 Semantics:
8272 """"""""""
8273
8274 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8275
8276 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 ::
8283
8284       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8285
8286 Overview:
8287 """""""""
8288
8289 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8290 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8291
8292 Arguments:
8293 """"""""""
8294
8295 None.
8296
8297 Semantics:
8298 """"""""""
8299
8300 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8301 by codegen.